Je to nepříjemné úzké hrdlo, které nikdo nemá rád.
Zmenšíte čip. Všechny součásti se zmenšují. Ale jak přivedete elektřinu do tohoto malého polovodiče? V této fázi se plýtvá energií. A všechno se zpomalí.
Tým vědců z Jižní Koreje se domnívá, že přesně tento problém vyřešili.
Tým pod vedením Seunbuma Honga z Korea Avanzada Institute of Science and Technology (KAIST) spolu s kolegy z KAIST a Sungkyunkwan University udělal více než jen navrhl vylepšené spojení. Sledovali pohyb nábojů přes něj s nanometrovou přesností. Proces sledovali v reálném čase. A elektrický proud nevěnoval rozhraní absolutně žádnou pozornost.
Žádný odpor. Žádné ztráty. Jen hladký přechod z vodiče na polovodič.
Poprvé jsme mohli přímo vidět, jak poplatky takové spojení ignorují.
Proč je to důležité?
Moderní čipy se dostávají do slepé uličky. Na horní část polovodiče je umístěna kovová elektroda. Místo jejich kontaktu je „špinavá“ zóna. Elektrony jsou rozptýleny. Teplota stoupá. Produktivita klesá. Takzvaný “kontaktní odpor” spotřebovává výhody získané zmenšením velikosti tranzistorů. To je zvláště důležité pro dvourozměrné polovodiče – vrstvy tak silné, že prakticky neexistují. Jedna nebo dvě atomové vrstvy. Příliš křehké pro hrubé kovové kontakty.
Tým tedy změnil pravidla hry.
Místo nalepení kovu na povrch použili jednu vrstvu diselenidu platiny (PtSe₂).
PtSe₂ má tuto funkci.
Silné části se chovají jako polokovy. Dobře vedou elektrický proud. Tenké sekce fungují jako polovodiče. Ideální pro logické operace. To vše je ze stejného materiálu. Žádný cizí kov. Žádné nečisté sloučeniny. Jen jeden monolitický plech.
Tlustý díl. Tenká část. Připraveno.
Pozorování elektronového klouzání
Aby dokázali, že to skutečně fungovalo, potřebovali se na proces podívat co nejpodrobněji.
Zde přichází na pomoc mikroskopie atomových sil (AFM). Ke skenování povrchu se používá jehla tenčí než virus.
Tým použil tuto metodu k měření elektrických vlastností, když se náboje pohybují čipem. Pozorovali elektrony opouštějící tlustou polokovovou oblast a vstupující do tenké polovodičové oblasti.
Co se stalo potom, je jednoduché.
Proud se nezastavil. Neodchýlil se. Neztratilo energii kvůli „hraničnímu konfliktu“ mezi dvěma různými materiály.
Prošel přímo skrz.
Výsledky byly publikovány v časopise Matter. Toto je přímý experimentální důkaz. Rozhraní nepřerušilo proud. V podstatě neexistoval.
Ale počkej.
Přepíná se to? Tranzistor není jen vodič. Musí zapínat a vypínat proud.
Ano.
Aplikací elektrického pole na oblast polovodiče řídili tok proudu. Dokázali, že nejde jen o drát s nízkým odporem. Funguje jako tranzistor.
Cesta vpřed
Tato technologie se ještě nedostala do telefonu.
Masová výroba takových monolitických 2D čipů? Obtížný. Problémy se spolehlivostí přetrvávají. Je zapotřebí zpřesnění integračních metod do složitých obvodů.
Přesto je koncept lákavý.
Co když už nepotřebujete spojovat dva různé materiály? Co když kontakt a čip jsou jen různé formy stejné látky?
Zvýšení účinnosti procesorů AI a energeticky účinných zařízení by mohlo být obrovské. Menší velikost. Skvělá rychlost. Méně tepla.
Nebo možná ne. Inženýrské výzvy jsou značné. Mezera mezi průlomem v laboratoři a tovární montážní linkou je velká. Ale aspoň teď vypadá elektrická cesta jasná.
Podívejme se, jak dobře to obstojí mimo mikroskop.
odkazy:
* „Vizualizace transportu náboje v nanoměřítku…“ od Yeongyu Kim et al., 12. června
Deník: Záležitost*
* DOI: 10.01/j.matt.00.2010
* Podpora: Výzkumný program STEAM, Program nanomateriálů (Ministerstvo vědy a ICT Korejské republiky), Korejská národní výzkumná nadace.
