Команда учёных из Массачусетского технологического института (MIT) сообщила о создании новой технологии, которая позволит увеличить производительность компьютеров. Речь идёт о «выращивании» транзисторов атомного уровня прямо на поверхности кремниевых микросхем. Результаты исследования были опубликованы на официальном сайте MIT и на страницах журнала Nature.
Проблема современных транзисторов заключается в их трёхмерной структуре. Она не позволяет плотно укладывать транзисторы для создания плотных интеграций и повышения мощности систем. Полупроводниковые транзисторы из двумерных материалов, толщина которых колеблется в пределах трёх атомов, могут быть без особых сложностей наложены друг на друга, что позволяет создавать более производительные чипы. В MIT создали технологию, позволяющую «выращивать» слои двумерных материалов из дихалькогенидов переходных металлов (TMD) прямо на поверхности кремниевых пластин.
Процесс «выращивания» таких материалов довольно сложен и требует высоких температур — до 600 °С. Чтобы избежать выхода из строя кремниевых пластин (для этого достаточно температуры в 400 °С), учёные в MIT разработали низкотемпературный метод «выращивания». Он позволяет «вырастить» тонкую плёнку транзисторов атомного уровня на всей поверхности 200-мм пластины менее чем за час. Традиционно плёнку выращивают отдельно, а затем переносят на микросхему. Этот процесс часто вызывал дефекты, которые мешали оптимальной работе конечных устройств.
Авторы разработки используют в своей работе очень гибкий и прозрачный материал дисульфид молибдена, который обладает мощными электронными и фотонными свойствами. Такой набор свойств делает его идеальным материалом для транзистора.
«Выращивание» происходит с помощью процесса, известного как металлоорганическое химическое осаждение из паровой фазы (MOCVD). Внутри реакционной камеры происходит испарение гексакарбонила молибдена и диэтиленсульфоксида. В ходе данного процесса из них выделяются атомы молибдена и серы, которые позже соединяются в дисульфид молибдена. Чтобы цепочки не разрушались под воздействием температуры свыше 400 °С, учёным пришлось разработать новую печь. Она состоит из двух камер: низкотемпературной — там располагается кремниевая пластина, и высокотемпературной, куда закачиваются искомые материалы. Прекурсор молибдена находится в первой камере, а прекурсор серы проходит через вторую, разлагается там, и переходит в низкотемпературную камеру, где и начинается процесс «выращивания» атомного транзистора.
Пластина в камере располагается вертикально. Таким образом все её части находятся на равном удалении от высокотемпературной камеры во избежание порчи.
В ближайшем будущем в MIT хотят доработать технологию, чтобы научиться «выращивать» несколько слоёв двумерных транзисторов.
