Шаг за шагом, ученые придумывают новые способы, чтобы продлить закон Мура. Последнее открывает путь к интегральных схем с двухмерных транзисторов.
Сегодня ученый из Университета Райса и его коллеги в Тайване и Китае сообщается в Nature, что они успешно выращивают атом-толстые листы из гексагонального нитрида бора (HBN по) как два-дюймовый диаметр кристаллов на пластине.
Удивительно, что они достигли долгожданной цели сделать идеально упорядоченной кристаллов монет HBN, широкий полупроводником, воспользовавшись разладом среди извилистых шагов на медной подложке. Случайный шаги держать HBN в линии.
Набор фишек в качестве диэлектрика между слоями наноразмерных транзисторов, вафельные масштаба HBN По бы преуспеть в затухание рассеяние электронов и разведение диких, которые ограничивают эффективность интегральной микросхемы. Но до сих пор никому не удавалось сделать идеально заказанные кристаллы HBN ПО, которые являются достаточно большими, в данном случае, на подложке-быть полезным.
Коричневый школы машиностроительные материалы-теоретик Борис Якобсон со-ведущий ученый по исследованию с лаин-Йонг (Ланс) литий тайваньского полупроводникового производства Co. (От TSMC) и его команда. Якобсон и Чи-Бяо Чуу из TSMC в результате проведенного теоретического анализа и первопринципные расчеты разгадать механизм того, что их авторы видели в экспериментах.
Как доказательство концепции для производства, экспериментаторов на TSMC и Тайваньского Национального университета Цзяотун выросла на два дюйма, 2Д HBN по фильму, передала ее в кремний, а затем помещают слой полевых транзисторах с рисунком на 2Д дисульфида молибдена на вершине расширения HBN.
«Главным открытием в этой работе заключается в том, что монокристалла на пластины может быть достигнуто, и затем они могут двигаться», — сказал Якобсон. «Тогда они могут сделать устройств».
«Не существует метода, который может произвести HBN по монослой диэлектрика с высокой воспроизводимостью на пластине, которая необходима для электронной промышленности,» Ли добавил. «Этот документ раскрывает научных причин, почему мы можем добиться этого».
Якобсон надеется, что этот метод можно также применять в широком смысле и другие 2D-материалы, с некоторых проб и ошибок. «Я думаю, что базовый физика является довольно общим», — сказал он. «Нитрид бора является крупным материалом для диэлектриков, но много желательно 2D материалы, как 50 или так дихалькогенидов переходных металлов, имеют те же проблемы с ростом и передачи, и может извлечь выгоду из того, что мы обнаружили.»
В 1975 году, корпорация Intel Гордон Мур предсказал, что количество транзисторов в интегральной схеме будет удваиваться каждые два года Но как интегральная схема архитектуры становятся все меньше, с цепи линии вплоть до нескольких нанометров, темпы прогресса было трудно поддерживать.
Способность складывать 2D слоев, каждый с миллионами транзисторов, может преодолеть такие ограничения, если они могут быть изолированы одна от другой. Изолируя монет HBN-главный кандидат для этой цели из-за своей широкой запрещенной зоны.
Несмотря на «шестигранные» в своем названии, монослои монет HBN как видно из вышеуказанной появляются в виде суперпозиции двух треугольных решеток атомах бора и азота. Для материала выполнить до спецификаций, кристаллы HBN по должно быть идеальным, то есть треугольники должны быть подключены и все указывают в одном направлении. Не идеальные кристаллы имеют границ зерен, что ухудшает электронные свойства материала.
Для HBN по, чтобы стать совершенным, его атомы должны точно совпадать с теми, на подложке ниже. Исследователи обнаружили, что медь в (111) соглашение … количество относится к тому, как поверхность кристалла ориентированные, делает работу, но только после того, как медь отжигают при высокой температуре на подложке сапфира и в присутствии водорода.
Отжиг устраняет границ зерен в меди, оставляя за собой один кристалл. Однако такая идеальная поверхность будет «слишком гладко» для обеспечения ориентации HBN по, сказал Якобсон.
Якобсон сообщила о результатах исследования, в прошлом году расти первозданный borophene на серебро (111), а также теоретическое предсказание того, что медь может выровнять HBN по На основании дополнительного действия на его поверхность. Медные поверхности вицинальных-то есть, слегка отклоненных подвергать атомных ступеней между просторной террасы. Что бумаги привлек внимание промышленных исследователи в Тайване, который подошел профессор после разговора там в прошлом году.
«Они сказали, ‘Мы читаем вашу газету,» Якобсон напомнил. «Мы видим что-то странное в наших экспериментах. Мы можем поговорить?’ Вот как это началось».
Сообщил, что на его предыдущем опыте, Якобсон предположил, что тепловые флуктуации позволяют меди (111) сохранить ступенчатые террасы по всей его поверхности, даже когда его собственные границы зерен, будут благополучно устранены. Атомы в этих извилистых «действия» присутствуют только правильные энергии межфазной связывать и сковывать монет HBN, которая затем растет в одном направлении, в то время как он придает меди на самолет через очень слабые ван-дер-Ваальса.
«Каждая поверхность имеет действия, но в предыдущей работе, шаги были на жестком инженерии вицинальные поверхности, что означает, что они все идут вниз или все вверх,» он сказал. «Но на меди (111), ступеньки вверх и вниз, всего лишь атом, или два случайно, предложил фундаментальные термодинамика.»
Из-за ориентации меди, горизонтальная атомных плоскостей компенсируется часть к решетке внизу. «Поверхность шаг-края выглядят одинаково, но они не точные зеркала-двойняшек», — пояснил Якобсон. «Есть большие перекрытия со слоем ниже на одной стороне, чем на противоположной.»
Что делает энергий на каждой стороне плато медь разных минутой 0.23 электрон-вольт (за каждую четверть нанометра контакта), чего вполне достаточно, чтобы заставить док-ядер HBN по расти в том же направлении, — сказал он.
Экспериментальная команда нашла оптимальную толщину меди 500 нанометров, что достаточно для предотвращения его испарения во время роста HBN по С помощью химического осаждения паров аммиака Боран на меди (111) подложки/сапфир.
сделать разницу: спонсорские возможности
Ответить
Хотите присоединиться к обсуждению?Не стесняйтесь вносить свой вклад!