Краят на силиция? В Китай е получен кристал, който ще постави началото на нова технораса
Индиевият селенид към този момент излезе от лабораториите и е по-бърз, по-тънък и по-мощен.
Силицият, който в продължение на десетилетия беше гръбнакът на електронната промишленост, за първи път получи сериозен съперник. Китайски откриватели оповестиха за основаването на първия в света пълноразмерен полупроводников кристал въз основата на индий-селенид (InSe) – под формата на 2-инчова пластинка с съвършена кристална конструкция. Това достижение може да сложи началото на нова софтуерна епоха: InSe не просто догонва силиция, а го надминава по редица характерности.
Индиевият селенид от дълго време се смята за обещаващ материал за бъдещата електроника заради двуизмерната си конструкция, високата подвижност на заряда и оптималната широчина на неразрешената зона. Въпреки това синтезът му в огромен мащаб дълго време оставаше неуреден проблем: високата летливост на съставените елементи, разликата в налягането на парите и склонността към формиране на нестабилни етапи попречиха израстването на еднороден материал с мечтаното качество.
Екипът създаде истинска техника за напредък – „ превръщане на твърдо вещество в течност и твърдо вещество “ – под управлението на професор Лиу Кайхуей от Пекинския университет. Първо, безформен InSe филм е нанесен върху сапфирна поставка посредством магнетронно разпрашване, след което е затрупан с чист индий и нагорещен до 550 °C в запечатана кварцова капсула. При тези условия индият се разтопява, създавайки наситена реакционна среда, в която се реализира следен напредък на съвършен InSe кристал. Получената конструкция се характеризира със постоянна атомна решетка и висока еднородност по цялата повърхнина на пластината.
В резултат на това стана допустимо приемането на пълноразмерна 2-инчова поставка, подобаваща за всеобщо произвеждане. На нейна основа бяха основани транзистори, които демонстрираха характерности, надхвърлящи опциите на силициевите аналози. Така да вземем за пример подвижността на електроните доближи 287 cm²/V-s при стайна температура – няколко пъти по-висока от множеството съществуващи двуизмерни материали. Устройствата демонстрираха също по този начин минимална утечка при дължина на гейта под 10 nm, висок коефициент на превключване и енергийна успеваемост, надвишаваща прогнозите на Международната пътна карта (IRDS) за 2037 година
Най-забележителното е, че превключването се прави покрай границата на Болцман – теоретичната граница на успеваемост на логическите детайли. Регистрирано е намаляване на резултата DIBL, който понижава надеждността при мащабиране. На фона на актуалните трендове в микроелектрониката тези достижения са изключително значими.
Работата на екипа е значима освен за InSe. Учените са съумели да стабилизират точното съответствие сред атомите на индия и селена – основен фактор, който от десетилетия лимитира капацитета на този материал. Разработената методология може да бъде приспособена за синтез на други нестабилни халкогениди, което отваря пътя към необятен набор от нови полупроводници с неповторими характерности.
Допълнителен плюс е съвместимостта на новите кристали със съществуващите CMOS процеси. Това значи, че InSe може да бъде интегриран в актуалните индустриални вериги, без да е належащо напълно да се препроектират фабриките. В бъдеще учените възнамеряват хетероинтеграция – съчетание на InSe с други 2D материали за образуване на многофункционални отвесни чипове, които могат по едно и също време да правят калкулации, да съхраняват данни и да взаимодействат с околната среда.
Потенциалните приложения включват енергийно ефикасни ускорители на изкуствения разсъдък, чипове за крайни калкулации и транспарантна и гъвкава електроника за носимите устройства. Ако напредъкът в региона на InSe продължи, той може да се трансформира в това, което в миналото е бил самият силиций за постсилициевата електроника.
