Революция в производстве: как электрическое поле собирает микрочипы в течение 15 секунд
Два измерения полупроводников показали, что сложную литографию можно отбросить.
Транзисторы, ключевые элементы цифровой электроники, теперь настолько миниатюрны, что их размер составляет десятки атомов. Но в этом масштабе обычная кремниевая технология сталкивается с серьезными препятствиями: помехи, утечка электричества и производственные процессы, которые являются слишком сложными и дорогими. Стратегия, основанная на постоянном утолщении транзисторов в чипах, достигает своих границ — классические методы больше не гарантируют повышение производительности.
Чтобы преодолеть эти ограничения, инженеры все чаще ищут новые материалы и подходы к проектированию чипов. Двумерные полупроводники-атомически тонкие материалы, такие как дисульфид молибдена (MOS₂) и вольфрамовый дискуссион (WSE₂)-считаются одной из наиболее перспективных областей. Они допускают эффективный заряд даже при толщине одного атома и могут функционировать как транзисторы транзисторов N- и P-типа, необходимых для создания логических элементов.
Однако превращение этих материалов в полные схемы остается проблемой. Эти методы требуют высоких температур, вакуумных объектов или ручного размещения нанолисты, что делает массовое производство чрезвычайно трудным. Масштабирование приводит к дефектам, плохому расположению и сложности, которые имеют смысл в простоте самих материалов.
Новый подход, представленный в журнале «Дополненные функциональные материалы» и описанный на nanowerk Portal, предлагает решение проблемы. ВЦепочки объединили жидкое наслоение 2D-сцены с использованием электрического поля, которое направляет Nanolista на предопределенные электроды. Таким образом, могут быть собраны дополнительные логические схемы без фотолитографии, травления и нагрева.
Процесс происходит параллельно, что позволяет создавать несколько устройств на одном чипе в течение одного шага. Это упрощает производство, сохраняя при этом преимущества ультра -сильных материалов.
Для производства высококачественных нанолистов команда использует стратификацию электролита: вводится большие ионы между слоями кристаллов напряжения, которые ослабляют соединения. Затем, благодаря мягкому ультразвуковому обращению, они разделены на стабильные листы. В отличие от традиционных механических методов, новые нанолисты достигают размера выше одного микрона и остаются подвешенными в растворе.
Ученые улучшают процесс: Заточенные электроды образуют поле, которое сводит к минимуму нежелательные отложения, а переменный сигнал с частотой 50 Гц обеспечивает баланс между расположением и клеем нанолисты. Всего за 15 секунд могут образовываться даже каналы около 10 нанометров.
Дефекты на атомном уровне остаются проблемой — например, отсутствие атомов серы или селена, что влияет на электрические характеристики. Чтобы исправить это, они используют химическую обработку с помощью суперцида TFSI, что устраняет эти дефекты.
В результате команда показала, что 2D -материалы могут использоваться для создания полных логических устройств и устройств памяти. Были реализованы инверторы, логические элементы NAND и NOR и SRAM с низким энергопотреблением, точными результатами и стабильным хранением данных.
