Тайвански учени, заедно с инженери от TSMC, постигнаха значителен напредък в разработването на транзистори от следващо поколение. Те създадоха нов метод за производство на транзистори, използващи едноатомен слой от молибденов дисулфид (MoS₂). Тази иновация позволява значително подобряване на ефективността при управлението на електрическия ток.

Досега основен проблем при двумерната електроника не бяха самите материали, а методите за тяхното свързване. Когато атомите се приближават твърде плътно, те започват силно да си влияят взаимно, а използването на диелектрици с висока диелектрична проницаемост, като HfO₂, можеше рязко да намали подвижността на електроните. Налагаше се търсене на компромиси, които често водеха до влошаване на характеристиките на транзисторите и не допринасяха за по-нататъшна миниатюризация.

Учените разрешиха този проблем, като създадоха атомно тънък буферен слой между MoS₂ и основния затворен диелектрик. В условия на свръхвисок вакуум, върху повърхността на MoS₂ беше нанесен слой алуминий с дебелина около 0,3 нанометра чрез електронно-лъчево изпаряване. Благодарение на специфичните свойства на двуизмерния материал, алуминият се отлагаше с желаната кристалографска ориентация, след което беше контролирано окисляван до изключително тънък и хомогенен слой Al₂O₃.

Върху този нов буферен слой вече можеше да се нанесе диелектрик HfO₂ чрез ALD отлагане. Тази комбинация осигури едновременно добра повърхност за растежа на диелектрика и екранира канала от неблагоприятно взаимодействие с HfO₂. В резултат на това, в произведените транзистори с къси канали, изследователите успяха да намалят еквивалентната дебелина на диелектрика до приблизително 1 нанометър, без да загубят високата подвижност на носителите.

Именно съчетанието на тези две характеристики – намалена дебелина на диелектрика и висока подвижност – осигури впечатляващата проводимост на новия транзистор. Това е от съществено значение за бъдещото намаляване на размерите на логическите елементи, тъй като еднослойният MoS₂ е с дебелина от порядъка на 0,7 нанометра и се справя по-добре от силиция с ефектите в късите гейтове при силно мащабиране.

Въпреки че тази разработка демонстрира технологичен принцип, а не готов заместител на силициевите CMOS транзистори, тя показва, че една от ключовите пречки пред двумерната електроника може да бъде преодоляна. Създаването на свръхтънък гейт без влошаване на атомния канал е възможно чрез изграждането на буферен интерфейс буквално на ниво няколко атома.

По информация на Kaldata.