Uma equipe de pesquisa local implementou um minúsculo dispositivo semicondutor que excede significativamente o nível de tecnologia de semicondutores previsto pelo Instituto de Engenheiros Elétricos e Eletrônicos (IEEE) até 2037. Fornecido por Getty Images
Uma equipe de pesquisa nacional implementou um dispositivo semicondutor ultrapequeno que excede significativamente o nível de tecnologia de semicondutores previsto pelo Instituto de Engenheiros Elétricos e Eletrônicos (IEEE) até 2037. Espera-se que a tecnologia se torne a fonte para o desenvolvimento de vários dispositivos de baixa potência. dispositivos eletrônicos potentes e de alto desempenho.
O Instituto de Ciências Básicas (IBS) anunciou no dia 3 deste mês que a equipe de pesquisa do Centro Cho Moon-ho Van der Waals de Materiais Quânticos implementou um dispositivo microscópico semicondutor com uma nova estrutura através da aplicação de um material metálico unidimensional tão amplo quanto um átomo para a tecnologia 2D de semicondutores. Metais unidimensionais são metais que possuem um caminho de condução que permite que os elétrons se movam dentro do espaço unidimensional e possuem a propriedade física de que o movimento dos elétrons é limitado no espaço unidimensional.
Recentemente, à medida que a miniaturização de dispositivos semicondutores enfrenta limitações físicas, a pesquisa utilizando semicondutores 2D tem atraído a atenção como uma pesquisa fundamental e aplicada global. Os semicondutores 2D exibem excelentes propriedades semicondutoras mesmo em espessuras extremamente finas. Por esta razão, é considerado um material essencial para a próxima geração de fabricação de semicondutores.
No entanto, tecnicamente, não existe nenhuma tecnologia de processamento que possa reduzir o movimento dos eletrões num semicondutor 2D para um tamanho de alguns nanómetros (nanómetros, bilionésimo de metro) ou menos, pelo que estender isto a um circuito integrado era quase impossível.
Até o momento, processos de litografia têm sido utilizados para aumentar a integração de semicondutores, mas houve limitações. Integridade é uma medida de quão densamente os elementos estão compactados em um chip semicondutor. Quanto maior o nível de integração, menor o custo do processo e mais rápido ele consegue processar mais dados, por isso o tamanho do hardware que compõe o chip deve se tornar menor.
Usando um processo de litografia para traçar um padrão desejado na superfície de um chip de silício com luz, é possível rastreá-lo com a mesma precisão que o comprimento de onda da luz, mas reduzi-lo ao tamanho próximo do atômico é tecnologicamente impossível. Uma nova tecnologia era necessária para superar as limitações da litografia no processo de semicondutores da próxima geração.
Para resolver este desafio técnico, a equipe de pesquisa do IBS utilizou um metal unidimensional como eletrodo. O dissulfeto de molibdênio, um semicondutor bidimensional, tem sido usado como eletrodo de porta para dispositivos semicondutores com a ressalva de que é um metal unidimensional com largura de limite de espelho duplo de apenas 0,4 nm. Os limites duplos do espelho referem-se aos limites dos grãos que se formam quando dois conjuntos de cristais espelhados simétricos se encontram.
Graças a isso, a equipe de pesquisa implementou um dispositivo semicondutor metálico unidimensional com porta do tamanho de um átomo sem o processo de litografia. Também implementamos com sucesso um circuito lógico baseado em dispositivos semicondutores muito pequenos.
O Roteiro Internacional de Sistemas de Instrumentação (IRDS) relatado pelo IEEE prevê tecnologia de semicondutores no nível de 0,5 nm até 2037 em termos de integração. Um transistor de porta com comprimento de 12 nm ou menos também foi solicitado. O resultado desta pesquisa mostra que a largura é de cerca de 3,9 nm devido ao limite do espelho unidimensional, o que confirma que o comprimento real da porta é de vários nanômetros. Este é um resultado que excede em muito as expectativas tecnológicas industriais e poderá tornar-se uma tecnologia chave que irá acelerar a miniaturização de dispositivos semicondutores.
O diretor Zhou, que liderou a pesquisa, disse: “A tecnologia unidimensional de implementação de semicondutores baseados em metal aplicada pela equipe de pesquisa é um novo processo de material que deverá ser aplicado a processos de semicondutores de ultraprecisão e se tornar a tecnologia de origem para o desenvolvimento de muitos dispositivos eletrônicos de baixo consumo e alto desempenho no mundo”.
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