Začína nová éra polovodičových súčiastok

Nová technika výroby vysoko kvalitných polovodičových súčiastok o veľkosti jedného atómu, je na svete.

Zaslúžili sa o to výskumníci z univerzity v Severnej Karolíne. Vytvorili tenkú vrstvu polovodičov na atomárnej úrovni. To znamená, že vrstva je doslova tenká, ako jeden atóm. Novovytvorená technika sa môže použiť na vytvorenie vrstviev vo veľkom meradle. Nie je problém pokrytie wafrov širokých aj viac ako 5 cm.

"Technika môže byť využitá na zmenšenie terajších polovodičov až na atomárnu úroveň, ako sú napríklad lasery, LED diódy, počítačové čipy a ďalšie. O tomto koncepte sa hovorilo medzi ľudmi už dlhý čas, no doposiaľ to nebolo možné uskutočniť. S týmto objavom, už to možné je" - dodal Dr. Linyou Cao, pomocný profesor vedy o materiáloch a inžinierstva na univerzite v Severnej Karolíne.

Výskumníci pracovali so sulfidom molybdénu, lacným polovidičovým materiálom, ktorý má podobné optické a elektronické vlastnosti, ako materiály používané v dnešnom polovodičovom priemysle. MoS2 (sulfid molybdénu) sa líši od iných polovodičových materiálov v tom, že môže byť "ukladaný" vo vrstvách tenkých len jeden atóm, bez toho, aby akokoľvek utrpeli jeho vlastnosti.

Čo sa týka novej technológie, výskuníci dali do pece prášok chloridu síry a molybdénu a postupne zvyšovali teplotu na 850°C, čo malo za následok odparenie prášku. Obe látky zreagovali a vytvorili MoS2. Následne sa para elektrolyticky vyzrážala na substrát, ako tenká vrstva o hrúbke atómu. "Kľúč k nášmu úspechu je vývoj nového mechanizmu vytvárania vrstviev tzv. "samo-limitujúcim vytváraním" - dodal Cao.

Kontrola hrúbky vrstvy sa dá vykonávať veľmi presne, kontrolovaním parciálneho tlaku a tlaku pary v peci. Parciálny tlak má tendenciu kondezovať atómy, alebo molekuly vo vzduchu na substrát. Tlak pary má zas tendenciu vyparovať pevné atómy, alebo molekuly do vzduchu. Na vytvorenie jednej MoS2 vrstvy na substráte, musí byť parciálny tlak vyšší ako tlak pary v peci. Čím vyšší je parciálny tlak, tým viac vrstiev sa dokáže usadiť na substráte. Ak je parciálny tlak vyšší, ako tlak pary na vytvorenie jednej vrstvy atómov, ale nie vyšší, ako tlak pary na vytvorenie dvoch vrstiev atómov na sebe, rovnováha medzi parciálnym tlakom a tlakom pary zaistí, že rast vrstvy sa automaticky zastaví pri jednej a už nepokračuje ďalšou vrstvou. Profesor Cao toto nazýva "samo-limitujúce vytváranie".

Parciálny tlak je kontrolovaný regulovaním množstva chloridu molybdénu v peci. Čím viac chloridu molybdénu je v peci, tým vyšší je parciálny tlak. "Použitím tejto techniky môžme vytvoriť MoS2 wafre o hrúbke jedného alebo až štyroch atómov" - dodal Cao. Jeho tím taktiež hľadá spôsoby, ako vytvoriť vrstvy o hrúbke atómu z iných materiálov. Cao taktiež pracuje na vytvorení tranzistora ovládaného elektrickým poľom a LEDiek použitím tejto technológie. Profesor si už nechal techniku patentovať.

Zdroj: xbitlabs.com