Научная группа из Стэнфордского университета открыла новый материал, который можно производить при достаточно низких температурах, что делает его куда более совместимым с современными технологиями производства компьютерных чипов. А его высокая проводимость при толщине всего в несколько атомов открывает широкие перспективы для так называемой наноэлектроники.
Все дело в том, что с каждым годом чипы становятся все меньше и при этом сложнее. И вот в этом случае сверхтонкие металлические проводники (сделанные зачастую из меди) становятся тем самым слабым звеном. Все дело в том, что традиционные проводники теряют свою проводимость по мере уменьшения толщины, что неминуемо ограничивает размер, эффективность и производительность наноэлектроники в принципе.
Поэтому ученые по всему миру находятся в поисках альтернативных проводников, которые при этом можно будет производить в промышленных масштабах.
И вот научная группа из Стэнфорда показала, что, оказывается, фосфид ниобия способен отлично проводить электричество по сравнению с пленкой из меди толщиной всего в несколько атомов.
При этом пленки их фосфида ниобия можно создавать и наносить при достаточно низких температурах, что делает их вполне совместимыми для технологии производства современных чипов.
Ученые пояснили, что фосфид ниобия относится к категории топологических полуметаллов, что как раз и дает возможность проводить электричество. Более того, его внешние слои обладают куда более лучшей проводимостью, чем его внутренние слои.
При уменьшении толщины пленки внешние слои ниобия остаются неизменными, а сокращается как раз плохо проводящая средняя часть. Эта особенность делает этот уникальный материал на текущий момент одним из лучших проводников.
И ученые экспериментально установили, что при толщине менее 5 нанометров уже ниобий лучше проводит ток, чем классическая медь даже при нормальной комнатной температуре. Все дело в том, что при таких размерах медные проводники уже с огромным трудом справляются с быстрыми электрическими сигналами, и идет большая потеря на нагреве меди.
Да, ученые и ранее находили куда более лучшие проводники, чем медь. Однако для их получения требовалась очень точная кристаллическая структура, которая формируется при высоких температурах. И вот пленки фосфида ниобия, по сути, стали первым некристаллическим материалом, в котором проводимость улучшается при уменьшении толщины. А благодаря тому, что в этом случае не требуется создание монокристалла, то их создание идет при вполне нормальной температуре в 400 градусов по Цельсию. А это достаточно низкая температура, которую кремниевые чипы выдерживают без повреждений.
Конечно, ученые не утверждают, что фосфид ниобия в одночасье вытеснит медь из компьютерных чипов. Однако для инновационных чипов и экспериментальной наноэлектроники этот материал найдет свое применение.