Molibdenit zamiast krzemu w chipach
Szwajcarscy naukowcy stworzyli pierwszy na świecie układ scalony oparty na molibdenicie. Minerał ten może zastąpić krzem w układach scalonych o dużym stopniu integracji – poinformował magazyn Technology Review.
Zespół naukowców ze szwajcarskiej uczelni technicznej, Ecole Polytechnique Federale de Lausanne (EPFL) pod kierownictwem prof. Andreasa Kisa skonstruował pierwszy na świecie układ logiczny używający jednoatomowej warstwy molibdenitu. Według szwajcarskich uczonych, minerał ten może stać się rywalem grafenu w nowych rozwiązaniach zastępujących krzem w informatyce i elektronice.
Molibdenit (MoS2) to siarczek, należący do minerałów rzadkich. Tworzy kryształy o pokroju płytkowym, tabliczkowym lub blaszkowym. Związany z procesami magmowymi, powstaje w wysokich temperaturach. Występuje dość powszechnie (w Polce m.in. w masywach granitoidowych okolic Strzegomia)w pegmatytach, skarnach, grejzenach, granitach, aplitach oraz żyłach kwarcowych.
Technologie budowy układów scalonych o dużym stopniu integracji posiadają istotną barierę – krzemowych chipów nie da się już bardziej miniaturyzować. Obecnie sprzedawane i wprowadzane na rynek chipy oparte na krzemie produkowane są w technologii 22 nanometrów. Poniżej tej granicy problemem staje się utlenianie w układach krzemowych, obniżające wydajność i zwiększające straty energii.
Według prof. Andreasa Kisa, zamiast drogich rozwiązań grafenowych, krzem może być zastąpiony przez tani molibdenit. Arkusze molibdenitu o grubości 0,65 nanometra i wielkości około 10 mikronów można otrzymać z kryształów naturalnie występującego molibdenitu. Arkusze te, łącznie z waflami krzemowymi oraz zespołem złotych końcówek elektrycznych, tworzą szybkie tranzystory, funkcjonujące jak bramki logiczne, czyli podstawowy komponent podzespołów informatycznych.
Jak twierdzi Kis dodatkową zaletą takich tranzystorów jest możliwość łatwiejszego sterowania nimi niż analogicznymi rozwiązaniami grafenowymi. Wynika to z właściwości molibdenitu, który może nie przewodzić prądu. Można więc łatwo zbudować tranzystory, oparte na molibdenicie, w których stany przewodzenia lub braku przewodzenia odpowiadają 1 lub 0. Zespół Kisa wbudował w tym celu między elektrody ze złota i warstwę molibdenu, bramki tlenku hafnu. Skonstruowanie takich rozwiązań opartych na grafenie jest bardziej skomplikowane i obecnie wymaga m.in. wygrzewania, stosowania materiałów przekładowych z różnych rodzajów grafenu oraz warstw pośredniczących z innych materiałów.
Jak jednak powiedział prof. Kis tworzenie chipów opartych na molibdenicie nastąpi dopiero za kilka lat. Przez ten czas zostaną rozpoznane właściwości tego materiału i zbudowane połączenia oraz stworzone technologie, które umożliwią tworzenie chipów o wydajności porównywalnej lub przekraczającej obecne chipy krzemowe, przy daleko mniejszych rozmiarach.Zespół naukowców ze szwajcarskiej uczelni technicznej, Ecole Polytechnique Federale de Lausanne (EPFL) pod kierownictwem prof. Andreasa Kisa skonstruował pierwszy na świecie układ logiczny używający jednoatomowej warstwy molibdenitu. Według szwajcarskich uczonych, minerał ten może stać się rywalem grafenu w nowych rozwiązaniach zastępujących krzem w informatyce i elektronice.
Molibdenit (MoS2) to siarczek, należący do minerałów rzadkich. Tworzy kryształy o pokroju płytkowym, tabliczkowym lub blaszkowym. Związany z procesami magmowymi, powstaje w wysokich temperaturach. Występuje dość powszechnie w pegmatytach, skarnach, grejzenach, granitach, aplitach oraz żyłach kwarcowych (w Polce m.in. w masywach granitoidowych okolic Strzegomia) .
Technologie budowy układów scalonych o dużym stopniu integracji natrafiają na istotną barierę – krzemowych chipów nie da się już bardziej miniaturyzować. Te obecnie sprzedawane i wprowadzane na rynek produkowane są w technologii 22 nanometrów. Poniżej tej granicy problemem staje się w układach krzemowych utlenianie, obniżające wydajność i zwiększające straty energii.
Według prof. Andreasa Kisa zamiast drogich rozwiązań grafenowych krzem może być zastąpiony przez tani molibdenit. Arkusze molibdenitu o grubości 0,65 nanometra i wielkości około 10 mikronów można otrzymać z kryształów naturalnie występującego minerału. Arkusze te, łącznie z waflami krzemowymi oraz zespołem złotych końcówek elektrycznych, tworzą szybkie tranzystory, funkcjonujące jak bramki logiczne, czyli podstawowy komponent podzespołów informatycznych.
Jak twierdzi Kis, dodatkową zaletą takich tranzystorów jest możliwość łatwiejszego sterowania nimi niż analogicznymi rozwiązaniami grafenowymi. Wynika to z właściwości molibdenitu, który może nie przewodzić prądu. Łatwo więc zbudować tranzystory oparte na molibdenicie, w których stany przewodzenia lub braku przewodzenia odpowiadają "1" lub "0". Zespół Kisa wbudował w tym celu pomiędzy elektrody ze złota i warstwę molibdenitu, bramki tlenku hafnu.
Tworzenie chipów opartych na molibdenicie nastąpi jednak dopiero za kilka lat. Przez ten czas zostaną rozpoznane właściwości materiału oraz stworzone technologie, które umożliwią budowanie chipów o wydajności porównywalnej lub przekraczającej możliwości obecnych chipów krzemowych, przy daleko mniejszych rozmiarach.
(ew/pap)