Физики из Беркли создали первые транзисторы толщиной в атом

Графен и двумерные пленки из молибдена помогли физикам создать первые в мире "плоские" транзисторы толщиной в атом, которые в будущем позволят ускорить компьютеры в десятки раз. 12 Июль 2016, 12:09
Графен и двумерные пленки из молибдена помогли физикам создать первые в мире "плоские" транзисторы толщиной в атом, которые в будущем позволят ускорить компьютеры в десятки раз, говорится в статье, опубликованной в журнале Nature Nanotechnology.
"Данный подход позволяет собирать электронные устройства химическим путем, используя исключительно двумерные материалы для их создания, которые демонстрируют более высокую скорость работы по сравнению с металлами, которые мы обычно используем для создания транзисторов этого типа", — заявил Мервин Чжао (Mervin Zhao) из университета Калифорнии в Беркли (США).

По словам Чжао и его коллег, отличительной чертой созданной ими технологии является то, что ее можно уже прямо сейчас использовать для создания устройств, применимых на практике. Также ее можно легко масштабировать, что критически важно для переноса данной методики "химического рисования" транзисторов из лаборатории на заводы.

Транзисторы представляют собой устройства, избирательно пропускающие электрический ток. Управляемая проводимость этих приборов зависит от типа их конструкции и свойств полупроводника. Как правило, при уменьшении размеров устройства сила побочных эффектов возрастает, что побуждает ученых и инженеров точнее размещать компоненты транзисторов и разрабатывать новые методы защиты от токов утечки и других помех.

Чжао и команда ученых из университета Калифорнии в Беркли смогла дойти до логического конца в процессе миниатюризации – транзистора толщиной в атом, и при этом избавить его от всех "минусов" миниатюризации, заменив кремний и металлы на два новых материала – графен, "нобелевский" углерод, и дисульфид молибдена (MoS2), полупроводниковый кузен графена.

Первооткрыватели графена, Андрей Гейм и Константин Новоселов, уже пытались четыре года назад использовать пленки из дисульфида молибдена для создания транзисторов, однако производство таких устройств требует фактически "ручной сборки" каждого из них, а сами транзисторы получились достаточно крупными.
Авторы статьи решили эту проблему, заставляя пленки из MoS2 собираться в тех точках на поверхности графеновых листов, где должны располагаться будущие транзисторы. Для этого лист из графена обрабатывается струей кислорода, после чего помещается в специальную печь, где на него медленно осаждаются молекулы дисульфида молибдена и превращаются в пленки толщиной в атом только там, где это необходимо. Все происходит "автоматически", без вмешательства и "микроменеджмента" со стороны ученых.

Транзисторы, полученные таким образом, не уступают в качестве устройствам "ручной сборки" на базе MoS2 и даже превосходят их. К примеру, в "отключенном" состоянии они пропускают в миллион раз меньше тока, чем во включенном состоянии, а также обладают сверхнизким сопротивлением.

В качестве демонстрации ученые использовали цепочку из таких "атомных" полевых транзисторов для создания инвертера – устройства, выполняющего операцию логического отрицания, способное так же усиливать сигнал. Его создание, как заявляют ученые, показывает, что их одноатомные транзисторы готовы к выходу на промышленный уровень.