Международная команда исследователей заявила о создании новых двумерных транзисторов из полуметалла дисульфида молибдена. Толщина элементов составляет от одного до нескольких атомов. 

Транзисторы — радиоэлектронные компоненты из полупроводникового материала, необходимые для усиления, генерирования, коммутации и преобразования электрических сигналов в электронике. Гонка за уменьшением размера транзисторов стала ключом в развитии современной вычислительной техники.

Двумерные транзисторы от Университета Юты. Фото: Дан Хиксон

Среди всех перспективных технических изысков в последние годы оборот набирают 2D-транзисторы, которые уменьшают толщину электронных устройств. В 2016 году в Университете Юты в США прошли испытания первых двумерных транзисторов на основе монооксида олова. Использование этого полуметалла снизило стоимость схемы и уменьшило высоту транзистора до размера атома. Кроме того, новые транзисторы быстрее кремниевых и меньше нагреваются при работе.

12 мая этого года международная команда исследователей заявила о создании нового способа изготовления 2D-транзисторов из дисульфида молибдена — химического соединения серы и металла молибдена из семейства дихалькогенидов. 

На стыке металлов и полупроводников появляются индуцированные металлом запрещённые зоны, приводящие к образованию барьера Шоттки. Полуметалл в сочетании с выравниванием энергии между двумя материалами устранил эту проблему.

Двумерный дисульфид молибдена снижает длину канала с 5—10 нанометров в современных передовых чипах до субнанометрового масштаба. Это ключевой параметр для минимизации электронных устройств. 

Сейчас изучается множество переходных материалов из семейства дихалькогенидов, но фундаментальным исследованиям мешает проблема достижения контакта этих материалов с металлами с низким сопротивлением. Существующие методы соединения имеют высокое сопротивление, и сигналы, необходимые для отслеживания поведения электронов в материале, слишком слабые, чтобы пройти через них. 

С двумерным материалом исследователи надеются обойти ограничения по минимизации транзисторов, благодаря чему уменьшится и размер готовых устройств. Они продолжают изучать полуметаллы и искать новые соединения, которые обеспечат работоспособные электрические контакты с другими типами носителей заряда. Требуются дальнейшие исследования, чтобы понять, как масштабировать и внедрить двумерные материалы на коммерческом уровне. Но, по словам исследователей, многие области физики уже могут извлечь выгоду из открытия. 

Материалы о создании транзисторов из дисульфида молибдена опубликованы в статье «Ultralow contact resistance between semimetal and monolayer semiconductors» на сайте Nature. DOI: 10.1038/s41586-021-03472-9