Китайские ученые изготовили самый маленький в мире транзистор с длиной затвора всего 0,34 нм. Дальнейшее уменьшение длины с использованием традиционных техпроцессов невозможно в принципе — ведь речь идет о длине затвора, равной ширине одного атома углерода.
Новый транзистор назвали вертикальным транзистором с боковой стенкой. Правда, разработка носит экспериментальный характер. Тем не менее, ученые доказали жизнеспособность концепции, ее работоспособность и повторяемость в случае использования традиционных техпроцессов.
Идею вертикального расположения недавно реализовали Samsung и IBM, но китайские разработчики пошли еще дальше. Затвор в новом транзисторе представляет собой срез одного атомарного слоя графена, а его толщина равна толщине одного атома углерода — примерно 0,34 нм. Что интересно, для изготовления затвора такой длины не нужны никакие современные литографические сканеры. Все необходимые тончайшие компоненты создаются с помощью процессов осаждения в вакууме.
Это происходит следующим образом. Берется обычная кремниевая подложка. Она играет роль основания. В электрических процессах кремний никак не участвует (хотя теоретически может и защищать от утечки). На кремниевом слое из сплава титана и палладия изготовлены две ступеньки. На верхнюю ступеньку укладывается лист графена. На лист графена укладывается слой предварительно окисленного на воздухе алюминия. Окисел служит изолятором для структуры (поэтому алюминий в электрической цепи транзистора не участвует, хотя полной ясности в назначении алюминиевой прослойки нет).
После укладки алюминия производится обычное травление, в ходе которого обнажается край графена, включая срез алюминиевой накладки. Тем самым формируется затвор из графена длиной 0,34 нм с точно выверенной топологией. Чуть выше него обнажается срез алюминия, который уже может образовать электрическую связь с затвором, но не прямую. На этом этапе на обе ступеньки и на боковую стенку наносится тончайший слой оксида гафния — изолятора, который исключает электрическую связь затвора с остальной структурой транзистора и, в частности, с каналом транзистора. Поверх диэлектрика из оксида гафния наносится близкий к атомарной толщине слой диоксида молибдена (MoS2). Этот полупроводник играет роль канала транзистора, которым управляет затвор в виде среза графена. Получается структура толщиной около двух атомов, с затвором длиной в один атом. Сток и исток у транзистора — это металлические контакты, нанесенные на диоксид молибдена.