Портал Nanowerk разместил материал, описывающий исследование международной группы ученых из Калифорнийского университета в Беркли (США), создавших пакет слоев ультратонких материалов, которые позволяют значительно снизить напряжение, необходимое для работы современных транзисторов.
Поскольку требования к обработке информации растут с каждым годом, по расчетам ученых к 2030 году на микроэлектронику будет приходиться около 5% от общего потребления электроэнергии. Поэтому необходим фундаментальный сдвиг в сторону более эффективных устройств с упором на материалы, совместимые с современной кремниевой технологией.
Одним из возможных решений эксперты считают явление отрицательной емкости, которое обещает значительно снизить энергопотребление электронных устройств, а также легко вписывается в современные полупроводниковые протоколы.
Транзистор – это, по сути, двухпозиционный переключатель тока через полупроводник, активируемый небольшим напряжением с электрода “затвора”. Тонкий изолирующий слой (оксид затвора) отделяет полупроводник от затвора. Увеличение способности оксида затвора накапливать заряд (т.е. его емкости) снижает рабочее напряжение транзистора и тем самым уменьшает общее энергопотребление.
В современных кремниевых транзисторах оксид затвора состоит из оксида кремния (SiO2) и оксида гафния (HfO2). В новой разработке исследователи заменили HfO2 на многослойный пакет, который использует явление отрицательной емкости, тем самым сохраняя производительность при сниженной мощности.
Ученые создали структуру, состоящую из трех атомных слоев оксида циркония (ZrO2), зажатых между двумя отдельными атомными слоями HfO2. Расчеты показали, что в этом случае можно получить энергетический эффект, при котором стабилизируется желаемая отрицательная емкость. Все расчеты были проверены экспериментально и показали, что ученые смогли решить задачу наилучшим образом.
