科学家发现用于超薄计算机芯片的新材料

随着芯片越来越小,芯片上的晶体管数目越来越多,芯片的进一步小型化遇到越来越多的技术局限。长期以来,在电子领域,一些重要的东西被忽视了。如果想把电子元件越做越小也需要合适的绝缘体材料。

这就是为什么所谓的二维材料被寄予厚望:它们尽可能薄,即使在极端情况下,它们也仅由一层原子组成。这使得可以生产尺寸小,速度快和效率高的新型电子元件。

然而,有一个问题:电子元件总是由一种以上的材料组成。二维材料只有与合适的材料体系–如特殊的绝缘晶体–结合在一起,才能有效地使用。如果不考虑这一点,二维材料的优势就没了。维也纳理工大学(TU Wien)电气工程学院的一个团队现在将这些研究成果发表在《自然-通讯》杂志上。

科学家发现用于超薄计算机芯片的新材料

当今的半导体行业使用的是硅和氧化硅,这些都是具有非常好电子性能的材料。长期以来,这些材料超薄层,被用于小型化电子元件。但终会达到一个自然极限。

当硅层只有几纳米厚,使其只由几个原子层组成时,那么材料的电子特性就会非常明显地降低。因此,要想制造出超薄电子元件,就必须改用其他材料。而这正是所谓的2D材料的作用所在:它们将优秀的电子性能与最小厚度结合在一起。

然而事实证明,这些2D材料必须放置在合适的基底上,上面还需要一个绝缘体层–而且这个绝缘体还必须非常薄,质量非常好,否则2D材料优势失效。

因此,位于维也纳维也纳大学的Tibor Grasser和Yury Illarionov团队分析了如何解决此问题。
最好是寻找一个有序的结构。该研究团队已经用含氟原子的特殊晶体取得了很好的结果。具有氟化钙绝缘子的晶体管原型已经提供了令人信服的数据,并且仍在分析其他材料。

Tibor Grasser说:“目前正在发现新型2D材料。这很好,但是根据我们的研究结果,我们想证明仅凭此一项是不够的。” “这些新型导电2D材料还必须与新型绝缘体结合使用。只有这样,我们才能真正成功地生产出新一代高效,功能强大的微型电子元件”。

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