Исследователи решили три чудовищно сложные технические проблемы, которые фактически блокировали реализацию потенциала полупроводниковых двумерных материалов - ключевого ингредиента для создания новых транзисторов атомарной толщины, способных отменить закон Мура. Благодаря работе многоинституциональной группы исследователей производство высококачественных двумерных материалов в промышленных масштабах теперь, похоже, решено.
Прогрессу в разработке полупроводников угрожают естественные ограничения, налагаемые способом изготовления транзисторов и используемыми материалами. Этот барьер на пути закона Мура уже давно маячит на горизонте, и дальновидные ученые исследуют и разрабатывают альтернативные пути для достижения искомого постоянного улучшения.
Один из наиболее вероятных практических путей, с помощью которого полупроводниковая промышленность может получить новую пружину, - это замена кремния так называемыми двумерными материалами для создания двумерных транзисторов. Ученые, внимательно изучающие двумерные материалы, выделили несколько привлекательных качеств, которые должны помочь добиться значительного повышения производительности, эффективности и масштабируемости. Группа Intel по исследованию компонентов (CR), например, недавно представила девять научных работ, в некоторых из которых говорится об использовании новых двумерных материалов в качестве пути к разработке процессоров с более чем триллионом транзисторов к 2030 году.
Теперь три критические проблемы на пути коммерциализации двумерных материалов решены, утверждает международная группа ученых, что делает возможным производство двумерных материалов в монокристаллической форме на кремниевых пластинах. Эти проблемы были описаны следующим образом:
точный кинетический контроль послойного роста двумерного материала,
поддержание единого домена во время роста для равномерной толщины, а также
контроль количества слоев и кристалличности в масштабе пластины.
Вы можете прочитать полный текст статьи для получения более подробной информации о каждой из этих задач и о том, как они были решены с помощью процессов, изобретенных группой ученых из разных институтов. Работа подробно описана в статье (откроется в новой вкладке) под названием "Неэпитаксиальный рост монокристаллических 2D материалов путем геометрического ограничения", опубликованной в журнале Nature.
Санг-Хун Бэ, один из руководителей проекта и профессор машиностроения и материаловедения в Школе машиностроения МакКелви Вашингтонского университета в Сент-Луисе, безусловно, уверен в результатах исследования. "Мы считаем, что наша техника роста в ограниченном пространстве может довести все великие открытия в области физики двумерных материалов до уровня коммерциализации, позволяя создавать однодоменные послойные гетеропереходы на уровне пластин", - объяснил Бэ. "Наше достижение заложит прочный фундамент для применения 2D материалов в промышленных условиях".
Как и в случае со всеми исследованиями такого рода, могут пройти годы, прежде чем мы увидим использование двумерных материалов в практических приложениях. Однако, учитывая, что такие компании, как Intel и Samsung, активно участвуют в этом проекте, а также тот факт, что Intel уже имеет в своем исследовательском портфеле двухмерные транзисторы Gate All Around (GAA), это будущее может наступить раньше, чем вы думаете.
