Исследователи из Стэнфордского университета добились значительного успеха в сфере наноэлектроники, предложив решение одной из основных задач в современном производстве микрочипов.
С развитием технологий и уменьшением размеров компьютерных чипов, сверхтонкие металлические провода, ответственные за передачу электрических сигналов, становятся уязвимыми звеньями. Традиционные металлические проводники теряют свою эффективность при уменьшении размеров, что ограничивает возможности и продуктивность наноэлектронных устройств.
В ходе нового исследования специалисты из Стэнфорда показали, что фосфид ниобия способен превосходить медь в электрической проводимости, даже в плёнках толщиной всего в несколько атомов. Эти плёнки можно изготовлять и наносить при относительно низких температурах, что делает их совместимыми с существующими технологиями чипопроизводства.
Источник: Il-Kwon Oh / Asir Khan
Фосфид ниобия относится к классу топологических полуметаллов, что позволяет всему материалу эффективно проводить электричество с улучшенной поверхностной проводимостью. При уменьшении толщины такие плёнки сохраняют свою проводимость в поверхностных слоях, а уменьшение толщины центральных областей усиливает общий поток электричества, превращая материал в превосходный проводник.
Учёные выяснили, что при толщине менее 5 нанометров фосфид ниобия проводит лучше меди, даже при комнатной температуре. При таких условиях медные проводники сталкиваются с трудностями в быстром прохождении сигналов и испаряют энергию в виде тепла.
Многие исследователи стремятся найти более эффективные проводники для наноэлектроники, но до сих пор возможные кандидаты требовали жёсткой кристаллической структуры, которая достигается при высоких температурах. Созданные плёнки фосфида ниобия оказались первыми примерами аморфных материалов, которые улучшают проводимость с уменьшением толщины. Поскольку им не обязательно быть монокристаллическими, их можно создать при более низких температурах около 400°C, что сохраняет безопасность существующих кремниевых чипов.
Несмотря на перспективные результаты, учёные не прогнозируют полную замену медных проводов фосфидом ниобия во всех микрочипах, так как медь остаётся лидером в электрической проводимости для более толстых проволок. Однако фосфид ниобия можно применять для самых тонких соединений, что даёт старт исследованиям других топологических полуметаллов в качестве проводников.
Источник: iXBT
