Современные полупроводники в основном изготавливаются из кремния (Si) или на его основе. Однако по мере того как устройства становятся меньше и плотнее, они рассеивают больше энергии и, как следствие, достигают своих физических пределов.
Германий (Ge), который использовался в первых транзисторах 1950-х годов, сейчас снова становится актуальным, поскольку исследователи находят новые способы использования его превосходных свойств, сохраняя при этом преимущества устоявшихся технологий производства кремния.
В новом исследовании, опубликованном в журнале Materials Today, группа под руководством доктора Максима Миронова из Университета Уорвика достигла значительного шага к созданию электроники следующего поколения. Учёные создали материал, используя эпислой германия толщиной в нанометр, сжато напряжённый на кремниевой подложке, который позволяет электрическому заряду двигаться быстрее, чем когда-либо прежде, в материале, совместимом с современным производством микросхем.
Прорыв
Прорыв был достигнут путём тщательного проектирования тонкого слоя германия на кремниевой пластине. Приложив нужное количество деформации к слою германия, учёные создали сверхчистую кристаллическую структуру, которая позволяет электрическому заряду течь практически без сопротивления.
При оценке материал продемонстрировал рекордную подвижность дырок в 7,15 миллиона см² на вольт-секунду, что означает, что заряд может проходить через него гораздо легче, чем через кремний. Это может позволить будущим чипам работать быстрее и рассеивать меньше энергии.
Доктор Сергей Студеникин, главный научный сотрудник Национального исследовательского совета Канады, добавляет: «Это устанавливает новый стандарт для переноса заряда в полупроводниках группы IV — материалах, лежащих в основе мировой электронной промышленности. Это открывает двери для более быстрой и энергоэффективной электроники и квантовых устройств, полностью совместимых с существующей технологией на основе кремния».
Перспективы
Исследование открывает новые возможности для создания сверхбыстрой электроники с низким энергопотреблением. Потенциальные приложения включают квантовую обработку информации, спиновые кубиты, криогенные контроллеры для квантовых процессоров, искусственный интеллект и оборудование для центров обработки данных с пониженными требованиями к энергии и охлаждению.
Предоставлено Университетом Уорвика.