211service.com
Atomu biezs silīcijs padara tranzistorus tranzistorus
Eksotisks, bet grūti lietojams jauns silīcija veids tiek uzskatīts par veidu, kā izveidot daudz ātrākas datora mikroshēmas. Un tagad tie, kas redz tā potenciālu, var pretendēt uz nelielu uzvaru, izveidojot pirmos tranzistorus no materiāliem.
Silikēna skenējošs tunelēšanas mikroskopa attēls.
Attiecīgais materiāls, ko sauc par silicēnu, ir tikai viena atoma biezs silīcija slāņos. Šī struktūra piešķir materiālam fantastiskas elektriskās īpašības, taču tas nozīmē arī to, ka to ir velnišķīgi sarežģīti ražot un strādāt. Pat tā pamatīpašību pārbaude laboratorijā ir izrādījusies sarežģīta.
Tagad Dedži Akinvande , datorinženieris Teksasas Universitātē Ostinā, ir izdomājis, kā pietiekami labi strādāt ar spītīgo materiālu, lai izgatavotu pirmos silīcija tranzistorus. Viņa pirmās šāda veida ierīces šodien ir aprakstītas žurnālā Dabas nanotehnoloģijas , un viņi pilda Silicene solījumu, pārslēdzoties ar neparastu ātrumu.
Cits atomu biezs materiāls, grafēns, kas izgatavots no oglekļa, pēdējos gados ir izpelnījies uzmanību tā elektrisko īpašību dēļ. Akinvande saka, ka silīcija pievilcība ir tāda, ka tas ir izgatavots no materiāliem, uz kuriem tika uzcelta Silīcija ieleja. Teorētiski ar to mikroshēmu ražotājiem vajadzētu strādāt vieglāk nekā ar kādu jaunu materiālu. Ja mēs varam iegūt no tā labas īpašības, pusvadītāju nozare to var nekavējoties pārtulkot, saka Akinvande.
2007. gadā Loks Lū Jans Vūns , Dienvidkarolīnas Citadeles militārās koledžas fiziķis, kurš publicēja dažus no pirmajiem teorētiskajiem darbiem par silikēnu, aprēķināja, ka materiāla elektriskajām īpašībām vajadzētu būt līdzīgām grafēna īpašībām. Teorētiski elektroni var šķērsot gan grafēnu, gan silicēnu, nesaskaroties ar tik daudziem šķēršļiem, kas nodrošina ļoti ātras ķēdes.
Tomēr atšķirībā no grafēna silicēns dabā nerodas. Tas ir jāaudzē laboratorijā uz sudraba loksnes. Ogleklis ir arī stabilāks savā divdimensiju formā, turpretim silīcija atomi šajā formā ir pakļauti spriedzei. Līdz šim tikai nedaudzām grupām ir izdevies laboratorijā izgatavot silicēnu. Viena grupa Francijā 2010. gadā izaudzēja nanomēroga lenti no materiāliem. Dažām citām izdevās materiālu izgatavot 2012. gadā.
Kad silicēns ir izgatavots, tā nestabilitāte nozīmē, ka tas ir jāaizsargā, un tas apgrūtina darbu ar to. Akinvande atrada veidu, kā apiet šo problēmu, audzējot silicēnu uz plānas sudraba plēves, kas pārklāta ar alumīnija oksīdu. Pēc tam visu nomizo un uzliek uz silīcija dioksīda vafeles ar sudraba pusi uz augšu. Visbeidzot, sudrabs ir veidots, lai izveidotu tranzistora elektriskos kontaktus. Kad ierīce ir pabeigta, tā ir stabila vakuuma apstākļos.
Tas var nebūt komerciāli praktiski, taču tā ir svarīga pirmā demonstrācija, saka Loks. Tranzistoru veiktspēja atbilst arī teorētiskajām prognozēm par silīcija ātro elektronu ceļu. Viņiem izdevās paveikt to, ko daudzi cilvēki ir mēģinājuši darīt, viņš saka.
Šī demonstrācija ir īpaši svarīga, jo ir bijusi skeptiska attieksme pret silīcija potenciālu, saka Patriks Vogs , Berlīnes Tehniskās universitātes pētnieks un viens no nedaudziem pētniekiem, kuriem ir izdevies iegūt materiālu. Vogt pašlaik strādā pie jaunām metodēm tā pagatavošanai.
Fengnian Xia, Jēlas universitātes elektroinženieris, kurš izstrādā elektroniku, kuras pamatā ir grafēns, fosforēns un citi divdimensiju materiāli, varētu tikt uzskatīts par vienu no skeptiķiem. Viņš saka, ka Teksasas grupas ziņotie tranzistoru rezultāti izskatās labi un ir liels zinātnes sasniegums. Bet attiecībā uz silīcija komerciālo potenciālu Sja saka, ka viņš nav pārliecināts, ka to būtu vieglāk komercializēt nekā grafēnu vai ka tas var darīt visu, ko grafēns nespēj.
Vogts saka, ka silīcija, iespējams, pilnībā neaizstās silīciju, taču tas varētu pievienot jaunu funkcionalitāti mūsdienu mikroshēmām. Tas parāda, ka jūs patiešām varat kaut ko darīt ar silicēnu, viņš saka.