W obliczu zbliżania się do granic możliwości tradycyjnych procesów produkcji chipów krzemowych, naukowcy aktywnie poszukują nowych materiałów, które pozwolą kontynuować trend rozwoju prawa Moore’a.
Wśród nich, dwuchalkogenki metali przejściowych (Transition Metal Dichalcogenides, TMD) stają się bardzo obiecującym kandydatem.
Ostatnie badania opublikowane przez zespół z Princeton Plasma Physics Laboratory (PPPL) Departamentu Energii Stanów Zjednoczonych (DOE) dogłębnie zbadały strukturę atomową i wewnętrzne defekty TMD oraz ich wpływ na właściwości elektryczne, kładąc podwaliny pod rozwój nowej generacji wysokowydajnych chipów.
Spis treści:
Od Chipów Krzemowych do TMD: Ewolucja Technologii Półprzewodnikowej
Tradycyjne chipy krzemowe wspierały technologię obliczeniową przez ponad pół wieku. Jednak obecne komercyjne chipy mają minimalny rozmiar elementów zredukowany do 3 nanometrów, zbliżając się do fizycznych granic. Wraz z rosnącym zapotrzebowaniem na coraz wydajniejsze obliczenia, naukowcy zaczęli zwracać się ku materiałom dwuwymiarowym, mając nadzieję na przełamanie istniejących ograniczeń technologicznych.
TMD, jako materiał dwuwymiarowy, składa się tylko z kilku warstw atomów, a jego grubość może wynosić zaledwie trzy atomy. (Można to sobie wyobrazić jako małą metalową kanapkę.)
TMD wykazują odmienne właściwości fizyczne, chemiczne i elektroniczne w porównaniu z tradycyjnymi materiałami krzemowymi. W porównaniu z najbardziej znanym materiałem dwuwymiarowym, grafenem, TMD składają się z metali przejściowych (takich jak molibden Mo, wolfram W i inne metale z grup od 3 do 12 układu okresowego pierwiastków) oraz pierwiastków chalkogenicznych (takich jak siarka S, selen Se, tellur Te). Ich specjalna struktura warstwowa nadaje im doskonałe właściwości elektroniczne i optyczne, co czyni je gorącym tematem badań w dziedzinie półprzewodników.
Odkrycie Badawcze: Wewnętrzne Defekty TMD a Właściwości Elektryczne
Struktura krystaliczna TMD nie jest pozbawiona wad; defekty mogą wpływać na ich właściwości elektroniczne, a nawet je wzmacniać. Na przykład, w sieci atomowej może brakować jednego atomu lub mogą pojawić się dodatkowe atomy w nieoczekiwanych miejscach. Chociaż te defekty mogą wpływać na przewodność materiału, niektóre specyficzne defekty mogą faktycznie poprawić właściwości półprzewodnikowe TMD.
Badania zespołu fizyka PPPL, Shoaiba Khalida, wykazały, że w masowych TMD często występują dodatkowe elektrony, które mogą być spowodowane obecnością wodoru.
Zespół badawczy obliczył energie tworzenia różnych typów defektów, aby określić, które z nich są najbardziej prawdopodobne, i przeanalizował, jak te defekty wpływają na charakterystykę transportu ładunku w materiale.
Wyniki pokazują, że defekty związane z wodorem mogą powodować, że TMD wykazują właściwości półprzewodnikowe typu n (naładowane ujemnie), podczas gdy luki po chalkogenach mogą zmieniać właściwości optyczne i elektroniczne materiału.
Zastosowanie TMD w Przyszłej Produkcji Chipów
Naukowcy sugerują, że defekty wewnątrz TMD można analizować za pomocą techniki „fotoluminescencji”, mierząc częstotliwość światła emitowanego przez materiał, aby wnioskować o zmianach w strukturze atomowej.
Badanie to dostarcza wskazówek eksperymentalnych dla przyszłych zastosowań TMD, szczególnie w rozwoju nowej generacji chipów komputerowych, pomagając inżynierom projektować półprzewodniki TMD spełniające wymagania konkretnych zastosowań.
Wraz z postępem technologicznym, eksperci przewidują, że chipy TMD mogą być praktycznie stosowane w urządzeniach elektronicznych już w 2030 roku, stając się silną alternatywą dla chipów krzemowych. Dzięki dogłębnym badaniom struktury materiału i wpływu defektów, naukowcy będą w stanie dalej optymalizować wydajność TMD, napędzając rozwój technologii półprzewodnikowej.
Odniesienia do literatury
- Beyond Silicon: How Atom-Thin Materials Are Revolutionizing Chips
- Zastąpienie płytek materiałami TMD w celu udoskonalenia kolejnej generacji mniejszych i wydajniejszych układów półprzewodnikowych
- “Rola wakatów chalkogenidkowych i wodoru w optycznych i elektrycznych właściwościach dichalkogenidków metali przejściowych”，autor：Shoaib Khalid、Anderson Janotti 和 Bharat Medasani，2D Tworzywo。 DOI: 10.1088/2053-1583/ad4720
(Źródło pierwszego zdjęcia: Princeton Plasma Physics Laboratory)
W zakresie szlifowania oferujemy indywidualne dostosowanie. Możemy modyfikować proporcje zgodnie z Twoimi potrzebami, aby osiągnąć najwyższą wydajność.
Zapraszamy do kontaktu, nasi specjaliści odpowiedzą na Twoje pytania.
Jeśli potrzebujesz wyceny, skontaktuj się z nami.
Godziny obsługi klienta: poniedziałek – piątek 09:00-18:00
Numer kontaktowy：07 223 1058
Jeśli masz jakieś pytania, zapraszamy do wysłania wiadomości prywatnej na Facebooku!
Nasza strona na FB：https://www.facebook.com/honwaygroup
Być może zainteresują cię inne artykuły…
[wpb-random-posts]
