Эксперимент впервые показал, что контакты в одноатомных 2D-транзисторах могут быть в десятки раз меньше, чем считалось ранее, открывая путь к более плотным и энергоэффективным процессорам
Международная группа учёных под руководством специалистов Национального университета Тайваня сообщила об открытии, которое может приблизить создание следующего поколения сверхминиатюрных чипов.
Исследование сосредоточено на транзисторах, выполненных на основе двумерных материалов — кристаллов толщиной всего в один атом. Такая ультратонкая структура позволяет инженерам значительно точнее контролировать движение носителей заряда — как электронов, так и «дырок» (областей с отсутствием электрона). Благодаря этим свойствам двумерные материалы считаются одними из наиболее перспективных кандидатов на роль преемника классического кремния в полупроводниковой индустрии.
До настоящего времени в научном сообществе оставался открытым ключевой вопрос: до каких пределов можно физически уменьшить металлические контакты, через которые электрический ток подается в транзистор. Традиционно считалось, что при чрезмерном сокращении размеров контакта возникает своего рода «узкое место», которое ограничивает прохождение тока и критически снижает общую производительность полупроводникового устройства.
Чтобы установить точный физический предел, исследователи изготовили серию рабочих транзисторов, после чего провели детальный анализ их структуры с помощью метода сканирующей туннельной микроскопии. Данная технология использует сверхтонкий зонд, позволяющий визуализировать процесс распределения электрического тока внутри материала с атомным разрешением.
Результаты эксперимента оказались неожиданными: длина переноса тока составила всего 2–3 нанометра. Именно на этом экстремально малом участке происходит переход тока из металлического контакта в полупроводниковый слой. Примечательно, что предыдущие теоретические модели предсказывали значения в диапазоне от нескольких десятков до почти 170 нанометров — то есть показатели оказались на целый порядок лучше прогнозов.
Такое открытие означает, что металлические контакты в будущих микросхемах можно уменьшать практически так же агрессивно, как и сами транзисторы, не опасаясь потери эффективности. Это достижение устраняет одно из главных технологических препятствий, сдерживавших развитие одноатомной электроники.
Авторы работы подчеркивают, что полученные данные значительно укрепляют позиции двумерных материалов как реальной альтернативы кремнию. В случае успешной промышленной реализации эта технология позволит создавать процессоры нового поколения, которые будут не только более компактными, но и гораздо производительнее и энергоэффективнее, что крайне важно для растущих нужд современных систем искусственного интеллекта.
