Ученые разработали новый метод получения одноатомной микроэлектроники

Группа исследователей из института Северной Каролины в Соединенных Штатах обрисовала на страницах журнала Scientific Reports способ, который, по версии авторов, может применяться при создании микроэлектронных приборов толщиной в несколько атомов.

Новая разработка получения полупроводниковых слоев из сульфида молибдена идентична с методом атомно-слоевого осаждения, который был разработан еще в первых числах 1960-х годов исследователями Ленинградского научно-технического ВУЗа. В печь, разогретую до 850 градусов Цельсия, научные работники подавали хлорид молибдена и серу, которые вступали в реакцию с образованиям сульфида молибдена, а молекулы сульфида молибдена осаждались на плоскость различных материалов.

Научные работники показали функциональность метода на образце подложки из диоксида кремния, сапфира и графита, а еще сделали несколько дополнительных исследований полученного ими полупроводникового слоя. С помощью электронного микроскопа получилось получить изображение отдельных атомов, уложенных в верную гексагональную структуру, а благодаря атомно-силовому микроскопу получилось подтвердить однородность слоя на протяжении нескольких сантиметров. Авторы даже направили внимание на оптические характеристики приобретенной одноатомной пленки: в статье физиков утверждается, что одноатомный слой можно невооруженным глазом отличить от двухатомного, хотя толщина в обоих вариантах в много раз меньше длины волны видимого света.

Получение одноатомных слоев, как признают научные работники, позволяет не только достичь наименьшего объема готовых приборов, но и дает технологам возможность гораздо лучше контролировать характеристики материала. Энтузиазм к одноатомным, плоским материалам скачкообразно увеличился после открытия учеными Андреем Геймом и Константином Новоселовым графена. Впрочем графен, как подчеркивают авторы новой публикации, не классифицируется полноценным полупроводником, у него отсутствует запрещенная зона, и для превращения графена в полупроводник потребуются дополнительные манипуляции. Сульфид молибдена считается полупроводниковым материалом и конкретно поэтому был подобран физиками для своей работы.

Исследователи собрали параметры (давление, температуру и концентрацию реактивов) для синтеза одноатомного слоя стабильного качества; для перехода к творению работающих приборов размером в несколько атомов потребуется еще достичь высокоточного манипулирования не только высотой слоев, но и объемами деталей, получаемых в плоскости каждого слоя. В настоящее время для производства микропроцессоров применяется способ фотолитографии, впрочем он базируется на облучении поверхности ультрафиолетовым излучением, протяженность волны которого остается много больше размеров атомов. Иным фундаментальным препятствием на пути к микроэлектронике атомного масштаба являются физические эффекты уже в готовой схеме: начиная от тривиальных утечек тока через тонкие слои изоляции и заканчивая ростом чувствительности наносхем к случайным помехам.