گام به گام دانشمندان در حال پیدا کردن راه های جدید برای گسترش قانون مور. آخرین نشان می دهد یک مسیر به سمت مدارهای مجتمع با دو بعدی به کار میرود.

یک دانشگاه رایس دانشمند و همکارانش در تایوان و چین گزارش شده در طبیعت امروز که آنها را با موفقیت رشد اتم ضخامت ورق های شش ضلعی از نیترید بورون (hBN) به عنوان دو اینچ قطر کریستال در سراسر یک ویفر.

جای تعجب آنها زمانی طولانی به دنبال هدف از ساخت کاملا دستور کریستال hBN گسترده band gap نیمه هادی با بهره گیری از اختلال در میان پیچهای تودرتوی گام بر یک مس بستر. تصادفی مراحل حفظ hBN در خط.

مجموعه ای به تراشه به عنوان یک عایق بین لایه های نانو ترانزیستور ویفر-مقیاس hBN خواهد اکسل در نوسانات الکترون پراکندگی و به دام انداختن که محدود کردن بهره وری از یک مدار مجتمع. اما تا به حال هیچ کس قادر بوده است به دستور کاملا hBN کریستال که به اندازه کافی بزرگ — در این مورد در یک ویفر — به تواند مفید باشد.

قهوه ای دانشکده مهندسی مواد تئوریسین بوریس Yakobson است شرکت سرب دانشمند در این مطالعه با Lain-جونگ (Lance) لی از Taiwan Semiconductor Manufacturing Co. (TSMC) و تیم خود را. Yakobson و Chih-Piao Chuu از TSMC انجام تجزیه و تحلیل نظری و اصول محاسبات به باز کردن مکانیزم های خود را از آنچه نویسندگان دیدم در آزمایش.

به عنوان یک اثبات مفهوم برای تولید experimentalists در TSMC و تایوان در دانشگاه ملی چیائو تونگ رشد دو اینچ 2D hBN فیلم انتقال آن به سیلیکون قرار داده و سپس یک لایه از field-effect transistors الگو بر روی 2D دی سولفید مولیبدن بالای hBN.

“مهمترین کشف در این کار این است که رو به رشد تک بلور در سراسر یک ویفر می توان به دست آورد و سپس آنها می تواند حرکت آن را” Yakobson گفت. “سپس آنها می توانند دستگاه های خود را.”

“وجود دارد هیچ موجود از روش های است که می تواند تولید hBN monolayer dielectrics با بسیار بالا تکرارپذيری در یک ویفر که لازم است برای صنعت الکترونیک,” لی اضافه شده است. “این مقاله نشان می دهد که علمی دلایل که چرا ما می تواند رسیدن به این.”

Yakobson امیدوار است این روش نیز ممکن است اعمال می شود به طور گسترده به دیگر 2D مواد با برخی از آزمون و خطا. “من فکر می کنم در زمینه فیزیک بسیار کلی,” او گفت:. “نیترید بورون یک معامله مواد برای dielectrics اما بسیاری از مطلوب 2D مواد مانند 50 یا پس از انتقال فلز dichalcogenides اند و همان مسائل را با رشد و انتقال و ممکن است از آنچه ما کشف شده است.”

در سال 1975 اینتل گوردون مور پیش بینی کرد که تعداد ترانزیستور در یک مدار مجتمع به دو خواهد بود هر دو سال. اما به عنوان مدار مجتمع معماری کوچکتر با مدار خطوط به چند نانومتر سرعت پیشرفت بوده است برای حفظ.

توانایی پشته 2D لایه هر کدام با میلیون ها ترانزیستور ممکن است غلبه بر چنین محدودیت ها اگر می توان آنها را جدا از یک دیگر. عایق hBN است یک نامزد برای این منظور به دلیل گسترده گاف.

با وجود داشتن “شش ضلعی” در نام آن monolayers از hBN که از بالا دیده می شود به نظر می رسد به عنوان یک برهم نهی دو متمایز مثلثی شبکه از بور و نیتروژن اتم. برای مواد برای انجام تنظیمات hBN کریستال باید کامل; است که مثلث متصل می شود و تمام نقطه در همان جهت. غیر کامل کریستال باید دانه مرزهای آن است که تنزل مواد الکترونیکی خواص.

برای hBN برای تبدیل شدن به کامل آن اتم را به دقت تراز با کسانی که در بستر زیر. محققان دریافتند که مس در (111) تنظیم — شماره اشاره به چگونگی سطح کریستال گرا است — کار, اما تنها پس از مس هادی در دمای بالا بر روی بستر یاقوت کبود و در حضور هیدروژن است.

شبيه سازي حذف مرزهای دانه در مس ترک یک تک کریستال. چنین یک سطح مناسب می توان “راه بیش از حد صاف” به اجرای hBN گرایش Yakobson گفت.

Yakobson گزارش تحقیقات در سال گذشته به رشد بکر borophene در نقره ای (111) و همچنین نظری که پیش بینی مس می تواند تراز hBN موجب مکمل مراحل بر روی سطح آن. مس سطحی بود vicinal — است که کمی miscut به افشای اتمی مراحل گسترده تراس. که مقاله مورد توجه صنعتی محققان در تایوان که با نزدیک شدن به استاد پس از بحث وجود دارد سال گذشته است.

“گفتند: ما به عنوان خوانده شده مقاله خود را,'” Yakobson به یاد می آورد. “‘ما دیدن چیزی عجیب و غریب در آزمایش های ما. می تواند به بحث ما؟’ که چگونه از آن آغاز شده است.”

آگاهانه خود را زودتر تجربه Yakobson پیشنهاد کرد که نوسانات حرارتی اجازه مس (111) برای حفظ مرحله مانند تراس در سراسر سطح آن حتی زمانی که خود دانه مرزهای حذف می شوند. اتم ها در این meandering “مراحل” در حال حاضر فقط حق فاصله انرژی را مقید و محدود hBN که پس از آن رشد می کند در یک جهت و در حالی که آن را متصل به مس هواپیما از طریق بسیار ضعیف van der Waals force.

“هر سطح دارای مراحل, اما در این کار قبل از این مراحل را در یک سخت-مهندسی vicinal سطح, که بدان معنی است که همه آنها به پایین و یا از بالا,” او گفت:. “اما در مس (111) این مراحل را در حال بالا و پایین و تنها با یک اتم یا دو به طور تصادفی ارائه شده توسط بنیادی ترمودینامیک.”

چرا که مس را در جهت افقی اتمی هواپیما در حال جبران کسری به شبکه زیر. “سطح گام به لبه همان نگاه اما آنها دقیق نیست آینه-دوقلوها” Yakobson توضیح داد. “وجود دارد یک بزرگتر با هم تداخل لایه های زیر در یک طرف از در مخالف است.”

که باعث می شود اتصال انرژی در هر طرف از مس فلات مختلف توسط یک دقیقه 0.23 الکترون ولت (در هر سه ماهه نانومتری تماس) است که به اندازه کافی به نیروی docking hBN هسته به رشد در همان جهت است.

تجربی تیم پیدا مطلوب ضخامت مس شد 500 نانومتر به اندازه کافی برای جلوگیری از تبخیر در طول hBN رشد از طریق رسوب شیمیایی بخار آمونیاک borane در مس (111)/یاقوت کبود بستر.

tinyurlis.gdv.gdv.htu.nuclck.ruulvis.netshrtco.detny.im