 По мере того, как ученые продолжают заниматься поиском материала, который позволит вместить больше транзисторов на чипе, новое исследование в Университете Макгилла и Университета Монреале добавляет доказательства того, что черный фосфор может стать подходящим кандидатом.
Исследователи сообщают, что, когда электроны движутся в транзисторе фосфора, они делают это только в двух измерениях. Открытие предполагает, что черный фосфор может помочь инженерам преодолеть одну из самых сложных задач для электроники будущего: проектирование энергоэффективных транзисторов.
«Транзисторы работают более эффективно, когда они являются тонкими, и электроны в них движутся только в двух измерениях», говорит Томас Зкопек, доцент кафедры Макгилла по электротехнике и вычислительной технике и старший автор нового исследования. «Ничего не становится тоньше, чем один слой атомов».
В 2004 году физики из Университета Манчестера в Великобритании впервые выделили и исследовали замечательные свойства графена. С тех пор ученые стали активно исследовать ряд других двумерных материалов. Одним из них является черный фосфор - форма фосфора, которая похож на графит и может быть легко разделена на отдельные атомные слои, известные как фосфореню
К фосфорену проявляется растущий интерес, потому что он преодолевает многие из проблем использования графена в электронике. В отличие графена, который действует как металл, черный фосфор является естественным полупроводником: он может легко включаться и выключаться.
«Для того, чтобы снизить рабочее напряжение транзисторов, и, таким образом, уменьшить тепло, которое они выделяют, мы должны приблизиться к проектированию транзистора на атомном уровне», говорит Зкопек. «Панель инструментов будущего для разработчиков транзисторов требует наличия различных атомно-слоистых материалов: идеального полупроводнику, идеального металла, и идеального диэлектрика. Все три компонента должны быть оптимизированы для хорошо продуманного транзистора. Черный фосфор вполне способен выполнить эту роль».
Чтобы изучить, как электроны движутся в фосфорном транзисторе, исследователи наблюдали их под влиянием магнитного поля в экспериментах, проводившихся в самой крупной и высокомощной лаборатории магнитов в мире. Исследование содержит важную информацию в фундаментальной физике, которая диктует поведение черного фосфора.
«Удивительным в этих результатах является то, что электроны могут быть выведены в двумерный лист зарядов, даже если они занимают объем в несколько атомных слоев толщиной», говорит Зкопек. Это открытие является важным, поскольку оно может способствовать изготовлению материала - хотя в настоящее время никто не знает, как изготовить этот материал в больших масштабах.
«Существует растущий возникающий интерес к черному фосфору во всем мире», говорит Зкопек. «Нам по-прежнему еще далеко до транзисторов с одним атомным слоем в коммерческом продукте, но мы уже стали на один шаг ближе».
|
