Закон Мура, считаемый многими причиной непрерывного уменьшения размеров компьютерных деталей, может подойти к концу. Учёным удалось разработать затвор для транзистора – важного электронного элемента – размером менее одной. нанометраРазмер, составляющий приблизительно величину атома, позволяет предположить создание процессоров нового поколения.
Исследователи из Университета Синхуа в Шанхае, совершившие этот прорыв, опубликовали подробное описание его в журнале. Превышать эти границы при сведении техники к миниатюре окажется нелегко. Изготавливать затворы длиной менее 0,34 нм в будущем практически не получится. » — подчеркивает в статье IEEE Spectrum Тянь-Линг Рен, инженер-электрик из Университета Синхуа и участник проекта. Это может ознаменовать конец закона Мура. Известный «закон» доктора Гордона Э. Мура предсказывает удвоение каждые два года числа транзисторов в микропроцессорах. Это график развития миниатюризации.
Такая миниатюризация важна для эволюции электронных устройств: этот этап интересен для разработки устройств нового поколения. Ученые сократили длину затвора транзистора до 0,34 нанометра.
Транзистор — ключевое электронное устройство, выполняющее выпрямление, модуляцию или усиление электрического тока. В большинстве схем присутствует и состоит из четырех элементов: канала для протекания электричества, источника и стока — двух «терминалов», а также затвора, который управляет потоком между источником и стоком в зависимости от приложенного напряжения. Уменьшение размера затвора является одним из способов миниатюризации транзистора.
Учёные не первые, кто уменьшил масштабы сетки. Их исследование опирается, среди прочего, на работу предыдущей группы, которой удалось добиться 1 нанометра для сетки с помощью углеродных нанотрубок. Углеродные нанотрубки – это «листы» углерода толщиной в один атом, свернутые в маленькие цилиндры. Также использовался дисульфид молибдена.
Кремний, будучи лучшим полупроводником, при работе в микромасштабах не способен удерживать электроны, которые просачиваются сквозь него. Исходя из работ предшественников, ученые решили построить канал транзистора из молибдена и углерода. Вместо нанотрубок использовался графен — лист углерода толщиной в один атом, то есть «развернутая» трубка из наноуглерода. Синтезированный совсем недавно графен изучается во многих проектах благодаря удивительным свойствам. Хорошая проводимость его оказалась весьма полезна в данном случае.
Чтобы использовать графен, ученые нанесли слой диоксида кремния для базовой структуры, а затем с помощью химического осаждения из паровой фазы — слой графена. После этого добавили слой оксида алюминия, закрепив графен. Благодаря двум слоям электрические свойства графена были изолированы от остальной части схемы.
Для создания формы лестницы вытравляли всё это, как на рисунке. Так удалось обнажить край графенового листа в вертикальной стенке «ступеньки». Это и составляет небольшую решетку. Ученые назвали эту конструкцию «боковым транзистором». К ней добавили слой оксида гафния между затвором и каналом, а также два металлических электрода: верхний и нижний, которые формируют источник и сток.
Ученые считают, что сетка обладает ещё одним преимуществом по сравнению с нанотрубками: она меньше, и для её укладки требуется меньшая точность. Однако исследования пока находятся на стадии прототипа, а метод массового производства таких транзисторов пока не разработан.