Ученые из Новосибирска разработали технологию создания приборов для электроники следующего поколения. Вкладываясь в такие разработки, Россия серьезно инвестирует в будущее микроэлектроники, чтобы полностью ликвидировать отставание в перспективной отрасли от стран-конкурентов. Похоже, что помешать России в этом развитии уже никто не в силах.
Почему ученые стали искать новые решения
Ученые уверены, кремниевая микроэлектроника, на которой работают компьютеры, сотовые телефоны и другие электронные устройства, достигла своих предельных параметров и возможностей.
Для того чтобы кратно увеличить скорость действия процессоров и существенно снизить энергопотребление, нужны другие материалы. Эти новейшие материалы должны обладать гораздо большим спектром функциональных свойств, чем у обычного кремния. Но, к сожалению, производство таких материалов имеет сложности, так как не развиты технологии производства приборов на основе новейших, некремниевых материалов.
Новосибирские исследователи из Института физики полупроводников им. А.В. Ржанова СО РАН и Института неорганической химии им. А.В. Николаева СО РАН обнаружили решение проблемы в интеграции синтеза VO₂ (диоксида ванадия) в действующую кремниевую технологию.
Теперь можно смело говорить, что фотоника станет одним из самых успешных сценариев развития микроэлектроники. Особенно, когда привычные технологии достигнут своих физических пределов. По оценкам специалистов, это может случиться уже в среднесрочной перспективе.
Что лежит в основе технологии
У российских ученых получилось управляемо синтезировать высококачественные монокристаллы VO₂. Синтез происходит на трехмерных наноструктурах кремния, тем самым обеспечивается селективный рост массивов наноколец VO₂ на поверхности цилиндров, вытравленных из кремния с помощью Bosch-процессов.
Привлекательность диоксида ванадия для электроники в том, что его монокристаллы быстро переходят из полупроводникового состояния в металлическое. Выращивание нанокристаллов на вершинах кремниевых наноигл диаметром около 20 нанометров позволяет кристаллу не соприкасаться с подложкой из кремния напрямую и не разрушаться при обычном фазовом переходе.
Благодаря нанокристаллам VO₂, которые служили резистивными переключателями, стало очевидно, что можно совершить бесконечное количество обратимых переходов из металлического состояния в полупроводниковое.
Так была создана технология формирования наноприборов для нанофотоники, которая нашла применение в создании логических наноэлементов в «умных» метаматериалах, нейроморфных компьютерах, сенсорах и оптических фотонных устройствах.
«Мы гарантированно можем выращивать монокристаллы VO₂ М-фазы с практически идеальными характеристиками. Именно кристаллы М-фазы способны переключаться из полупроводникового состояния в металлическое при температурах, близких к комнатной. Более того, мы научились управляемо синтезировать не только отдельные нанокристаллы и их массивы, но и более сложные структуры VO₂ в виде трехмерных массивов наноколец. Отметим, что до наших работ такой управляемый синтез отсутствовал», — сказал научный сотрудник лаборатории физики и технологии трехмерных наноструктур ИФП СО РАН Сергей Мутилин.
Российский IT-проект SFERA — один из самых грандиозных проектов в мире. Релиз состоится совсем скоро. Поддержите новейшую разработку российских программистов — скачайте тестовую версию приложения SFERA по ссылке. Благодарим за поддержку!
В чем реальная перспектива технологии создания наноприборов для нанофотоники
Раньше ученые создавали большинство элементов приборов из кремния, используя кремниевую технологию. Метод селективного роста нанокристаллов на вершинах кремниевых наноигл дал возможность массового формирования высокоточных дешевых наноприборов из VO₂.
Важно, что авторская разработка ученых из Института физики полупроводников и Института неорганической химии (Сибирское отделение РАН) базируется на уже повсеместно используемой кремниевой технологии. Это значит, что есть возможность быстрого и несложного промышленного внедрения.
Трехмерные массивы наноколец VO₂ могут служить в том числе оптическими резонаторами в перестраиваемых метаматериалах. А это дополнительные возможности динамического управления светом и развития быстродействующих систем передачи и обработки информации.
Благодарим за интерес к нашему каналу! Подпишитесь и поставьте лайк!
Автор:
Полина Богатова
Читайте также:
Материал создан при поддержке проекта SFERA
