Нанопроводники, толщиной в три атома, могут стать основой сверхтонких компьютеров и смартфонов

Джанхэо Лин (Junhao Lin), исследователь из университета Вандербилта и внештатный научный сотрудник Национальной лаборатории Ок-Ридж (Oak Ridge National Laboratory, ORNL), разработал технологию изготовления самых тонких нанопроводников при помощи узкофокусированного луча электронов. Полученные при помощи этой технологии гибкие металлические проводники имеют ширину всего в три атома, что в тысячи раз меньше, чем ширина электрических проводников, соединяющих транзисторы и другие электронные компоненты на чипах современных интегральных схем.

Согласно Сокрэйтсу Пэнтелайдсу (Sokrates Pantelides), профессору физики из университета Вандербилта и научному руководителю данного проекта, разработанная технология представляет собой совершенно новый способ обработки материалов на наноуровне. И этот способ может стать ключевым моментом технологий создания сложных электронных схем, состоящих исключительно из тонкослойных материалов, толщина которых составляет несколько атомов. А при помощи таких технологий на белый свет могут появиться электронные устройства, такие, как портативные компьютеры и смартфоны, толщина которых не будет превышать толщины листа бумаги.

Для изготовления нанопроводников Джанхэо Лиин использовал полупроводниковые материалы, относящиеся к особому семейству, которые формируют моноатомные слои естественным путем. Эти материалы, называемые TMDC (transition-metal dichalcogenides), состоят из комбинации металла, молибдена или вольфрама, с серой или с селеном. Самым известным материалом из этого семейства является дисульфид молибдена, молибденит, о свойства и перспективах использования которого мы уже неоднократно рассказывали на страницах нашего сайта.

Атомные монослойные материалы являются на сегодняшний день объектом повышенного интереса со стороны ученых. Они имеют целый ряд уникальных свойств, таких, как исключительная прочность, гибкость, прозрачность и высокая подвижность электронов. Интерес к таким материалам возник в 2004 году в результате открытия простого способа производства графена, материала, обладающего весьма широким рядом уникальных и необычайных свойств. Но, несмотря на это, ученые испытывали и испытывают на сегодняшний день некоторые трудности с практическим применением графена. Это и послужило причиной для подробных изучений потенциала других монослойных материалов, включая и TMDC-материалы.

В настоящее время на основе монослойных материалов другими группами ученых созданы функционирующие транзисторы, ячейки флэш-памяти и некоторые другие электронные компоненты. Возможность создания нанопроводников из монослойного материала предоставляет возможность связывать между собой компоненты будущих электронных схем, ведь собственно разводка является одной из самых главных составляющих частей современных интегральных схем. В подтверждение этому следует сказать, что суммарная длина медных проводников в не очень большом чипе среднего современного процессора составляет более 30 километров.

Кроме изготовления обычных “плоских” электронных схем, при помощи новой технологии можно создавать трехмерные электронные схемы. Это будет делаться путем наложения, подобно блокам Лего, слоев различных материалов друг на друга. Затем, при помощи фокусированного луча электронов будет удаляться избыточный материал, оставляя за собой готовые и соединенные между собой компоненты будущей схемы.

Технология производства нанопроводников, толщиной в три атома, была выполнена в стенах отдела микроскопии лаборатории ORNL. Работы по данному проекту были проведены в рамках программы сотрудничества между лабораторией ORNL и университета Вандербилта, в котором ведутся совместные исследования, комбинирующие технологии микроскопии и изучение различных систем сложных материалов.