Ученые НИТУ «МИСиС» совместно с американскими коллегами разработали способ сократить размер транзисторных элементов для электронных устройств, что повысит их производительность. В качестве основы вместо кремния рекомендовано использовать титан, цирконий и серу.
Результаты исследования опубликованы в Journal of Alloys and CompoundsМалый размер элементов электронной техники оказывает решающее влияние на её эффективность.
Для создания полупроводниковой электроники главным материалом служит кремний. В то же время его проводимость меньше, чем у некоторых других полупроводников. Изготовление чистого кремния, необходимого для производства устройств, представляет собой сложный и затратный процесс.
Повышение скорости обработки информации требует уменьшения размеров элементов, однако дальнейшее уменьшение уже почти невозможно.
Учёные Национального исследовательского технологического университета «МИСиС» и специалисты из Университета штата Небраска разработали способ сократить толщину полупроводниковых элементов в десять раз.
Из-за привычности кремния понадобилось перейти на соединения титана и циркония с серой (TiS3 и ZrS3). Использование сплавов титан-цирконий и чистой серы позволяет управлять свойствами полупроводниковых тонких лент, применяемых в устройствах. Перед учеными встала проблема, уже знакомая другим научным группам: почему нельзя получить весь спектр соединений от чистого ZrS3 до TiS3 для управления оптическими и электрическими свойствами этих материалов и эффективного их применения в полупроводниковых приборах.
Ученые обнаружили, что причина проблемы кроется в температуре кристаллизации материала – 800°C. Сканирующая электронная микроскопия показала, что помимо мелких «игольчатых» кристаллов в структуре образуются крупные восьмиугольники – гексагоны, нарушающие однородность материалов.
При постепенном понижении температуры кристаллизации структура материала изменялась. При затвердевании раствора при более низкой температуре кристаллы-гексагоны не образовывались, и материал представлял собой тонкие ленты. Благодаря слоистой структуре этих материалов получилось изготовить пленки толщиной примерно в 1 нм.
Ученые намерены продолжить исследования титана и циркония: при различных соотношениях металлов создавать твердые растворы с серой и оценивать проводимость образцов. В будущем это позволит определить оптимальные и стабильные сочетания материалов с наивысшей степенью проводимости.
Автор – Мария Перемитина
