Erittäin ohuita transistoreita

TU Wienissä on saatu aikaan tärkeä läpimurto transistoritekniikassa: Uusien eristeiden avulla voidaan tuottaa korkealaatuisia transistoreita käyttämällä kaksiulotteisia materiaaleja.

TU Wienissä on saatu aikaan tärkeä läpimurto transistoritekniikassa: Uusien eristeiden avulla voidaan tuottaa korkealaatuisia transistoreita käyttämällä kaksiulotteisia materiaaleja.Mooren lain vauhdin ylläpitäminen vaatii uutta miniatyrisoinnin vaihetta ja sellainen voisi jopa pian tulla mahdolliseksi kaksiulotteisien materiaalien avulla.

TU Wienin tutkijat ovat luoneet uuden kalsiumfluoridista tehdyn eristeen avulla erittäin ohuen transistorin, jolla on erinomaiset sähköiset ominaisuudet ja joka, toisin kuin aikaisemmat tekniikat, voidaan pienentää erittäin pieneksi.

Nykyään erittäin ohuita puolijohteita voidaan valmistaa 2D-materiaaleista mutta se ei riitä erittäin pienen transistorin rakentamiseen", toteaa professori Tibor Grasser TU Wienin mikroelektroniikan instituutista. "Äärimmäisen ohuen puolijohteen lisäksi tarvitsemme myös erittäin ohuen eristeen."

Aiemmat ohuiden puolijohteiden kanssa tehdyt kokeilut ovat liittyneet tavanomaisiin tarpeisiin nähden paksuihin eristeisiin, mikä estää transistorin pienentämisen.

Nyt tutkijat käyttivät erittäin ohuita 2D-materiaaleja transistorin puolijohdeosassa mutta myös eristävässä osassa. Eristeeksi valittiin ioniset kiteet, joiden avulla voidaan rakentaa vain muutaman nanometrin kokoinen transistori. Ionisilla kiteillä voi olla täydellisen säännöllinen pinta ilman pinnasta ulkonevaa yksittäistä atomia, mikä voisi häiritä transistorin toiminnassa tarvittavaa sähkökenttää. Uuden erittäin ohuen transistorin eristysaineeksi valittiin kalsiumfluoridi.

Heti ensimmäinen prototyyppi ylitti kaikki odotukset: "Olemme jo vuosien ajan vastaanottaneet melko monia erilaisia transistoreita tutkia niiden teknisiä ominaisuuksia - mutta emme ole koskaan nähneet mitään kalsiumfluoridieristimellä varustetun transistorin tapaista", Tibor Grasser kertoo. "Prototyyppi, jolla on erinomaiset sähköominaisuudet, ylittää kaikki aiemmat ratkaisut."

Nyt ryhmä haluaa selvittää, mitkä eristeiden ja puolijohteiden yhdistelmät toimivat parhaiten. Kestää vielä muutama vuosi, ennen kuin tekniikkaa voidaan käyttää kaupallisesti saatavissa oleviin tietokonepiireihin, koska materiaalikerrosten valmistusprosesseja on vielä parannettava.

"Yleensä ei kuitenkaan ole epäilystäkään siitä, että 2D-materiaaleista valmistetut transistorit ovat erittäin mielenkiintoinen vaihtoehto tulevaisuudelle", Tibor Grasser kertoo. "Tieteellisestä näkökulmasta on selvää, että äskettäin testaamiamme fluoridit ovat tällä hetkellä paras ratkaisu eristeongelmaan. Nyt on vielä muutama tekninen kysymys ratkaisematta."

Aiheesta aiemmin:

Nanorakenteinen porttieriste orgaanisille ohutkalvotransistoreille

Transistori 2D-materiaalien musteista

Näppärä kaksiulotteinen transistorirakenne