Технология новых транзисторов на основе графена

Технология новых транзисторов на основе графена

Группа специалистов-инженеров университета штата Иллинойс (Урбана-Шампейн) изыскала новый более точный способ, через который удаётся создавать электромеханические устройства нанометровой величины. Подробное описание способа представлено изданием «Nature Communications».

Одномолекулярные 2D материалы

Прошедшая пятилетка отметилась «золотой лихорадкой» научных изысканий, благодаря которой исследователи выяснили возможности создания 2D-материалов, обладающих только одной молекулой. При этом создаваемый материал богат разнообразием электронных свойств.

Используя такие 2D-материалы технологическим укладыванием один на другой, инженерам доступна конфигурация практически любого электронного устройства в миниатюрном исполнении.

Независимо от масштаба вновь создаваемого электронного устройства, слои выгравированы точными шаблонами управления потоком тока. Подобная концепция лежит в основе многих технологий, например, таких, какими являются технологии производства интегральных микросхем. Однако чем меньшим по размерам планируется устройство, тем сложнее процесс производства.

Учёные экспериментировали с одиночными слоями графена, применяя в экспериментах дифторид ксенона (XeF2). В процессе сборки пришлось внедрять другой материал — гексагональный нитрид бора (hBN), выступающий электрическим изолятором.

Оба материала помещались в камеру травления. Именно там обнаружилось, что слой графена сохранялся, но относительно толстый кусок hBN полностью вытравливался дифторидом ксенона.

Это случайное открытие подвигло учёных к тому, чтобы испытать на возможность  применения способности графена противостоять травильному агенту. Открытие также позволило структурировать двумерные структуры, разместив слои графена между другими материалами:

  • гексагональным нитридом бора (hBN),
  • дихалкогенидами переходных металлов (TMDCs),
  • чёрным фосфором (BP),

Таким способом удалось избирательно и точно вытравить один слой без травления слоя, находящегося непосредственно под этим слоем.

Графен при воздействии травильным агентом XeF2 сохраняет свою молекулярную структуру и маскирует (защищает) нижний слой, а фактически — останавливает травление. Учёные, по сути, обнаружили и нашли возможным к применению способ структурирования сложных структур до молекулярного и атомного масштаба.

Исследования с целями подтверждения

Чтобы дополнительно исследовать и подтвердить сильные стороны новой технологии, группа специалистов создала простой графеновый транзистор.

Цель — проверка производительности нового транзистора относительно традиционно сделанных графеновых транзисторов. Структура последних индуцирует хаотичность в материале, ухудшая производительность.

В результате транзисторы, изготовленные с использованием новой технологии, «перещеголяли» все существующие ныне транзисторы, во всяком случае экземпляры, представленные в технической литературе.


На основе информации: Illinois