Науковці з TU Wien виявили, що нові 2D-матеріали, які вважаються перспективними для комп’ютерних чіпів, можуть мати серйозні обмеження. Атомна щілина, що утворюється між 2D-матеріалами та ізоляційними шарами, може суттєво знизити їх продуктивність.
Чому важливі інтерфейси в 2D електроніці
Дослідники, зокрема професори Махді Пурфат і Тібор Грассер, підкреслюють, що 2D-матеріал сам по собі не є достатнім для створення електронного пристрою. Необхідний також ізоляційний шар, зазвичай оксид, який ускладнює взаємодію між шарами.
Сучасні транзистори працюють шляхом перемикання напівпровідника між провідними та непровідними станами. У майбутніх чіпах цей напівпровідник може бути ультратонким 2D-матеріалом, контроль над яким здійснюється за допомогою затворного електрода.
Маленька щілина створює велику проблему
Дослідники виявили, що в багатьох комбінаціях 2D-матеріалів та ізоляційних шарів зв’язок між ними є відносно слабким. Вони утримуються лише силами ван дер Ваальса, що призводить до утворення щілини між шарами.
Ця щілина, що має всього 0.14 нанометра, суттєво впливає на електронну поведінку. Вона послаблює ємнісний зв’язок між шарами, що стає обмежуючим фактором для подальшої мініатюризації пристроїв.
“Замкові матеріали” як можливе рішення
Для успіху в галузі 2D-матеріалів необхідно проектувати активний шар і ізоляційний шар разом з самого початку. Одним з можливих рішень є використання так званих “замкових матеріалів”, які забезпечують більш міцний зв’язок між шарами.
Це дозволяє усунути проблемну щілину, що є хорошою новиною для напівпровідникової промисловості. Дослідники можуть передбачити, які матеріали підходять для подальшої мініатюризації, а які — ні.
Таким чином, важливо враховувати не лише властивості 2D-матеріалів, але й інтерфейси, які можуть визначити успіх або невдачу майбутніх технологій чіпів.
