Китайцы создали самый маленький транзистор

Группа китайских учёных придумала необычный дизайн транзистора. Благодаря уникальной конструкции они изготовили самый маленький в мире транзистор с длиной затвора всего 0,34 нм. Дальнейшее уменьшение длины затвора с использованием традиционных техпроцессов в принципе невозможно, ведь речь идёт о длине затвора, равной ширине одного атома углерода.

О своём изобретении учёные рассказали в свежей статье в журнале Nature. В открытом доступе статьи пока нет. Отметим также, что разработка носит экспериментальный характер и не может похвастаться интересными характеристиками. Тем не менее, китайские учёные доказали жизнеспособность концепции, её работоспособность и повторяемость в случае использования традиционных техпроцессов.

Новый транзистор учёные назвали вертикальным транзистором с боковой стенкой. Идею вертикального расположения транзисторного канала, кстати, недавно реализовали также компании Samsung и IBM, о чём мы в своё время рассказывали. Но китайские разработчики смогли удивить. Затвор в новом транзисторе представляет собой срез одного атомарного слоя графена, а его толщина, как известно, равна толщине одного атома углерода или примерно 0,34 нм. И самое удивительное, что для изготовления затвора такой длины не нужны никакие современные литографические сканеры. Все необходимые тончайшие компоненты создаются с помощью процессов осаждения в вакууме.

Как это происходит? Берётся обычная кремниевая подложка. Она играет роль основания. В электрических процессах кремний никак не участвует, хотя, теоретически, может защищать от токов утечек. На кремниевом слое из сплава титана и палладия изготовлены две ступеньки. На верхнюю ступеньку укладывается лист графена. Точность при этом не нужна. Она будет достигаться позже обычным травлением. На лист графена укладывается слой предварительно окисленного на воздухе алюминия. Окисел служит изолятором для структуры. Поэтому алюминий в электрической цепи транзистора не участвует, хотя полной ясности в назначении алюминиевой прослойки нет.

Поле укладки алюминия производится обычное травление, в ходе которого обнажается край графена, включая срез алюминиевой накладки. Тем самым формируется затвор из графена длиной 0,34 нм с точно выверенной топологией. Чуть выше него обнажается срез алюминия, который уже может образовать электрическую связь с затвором, но не прямую. На этом этапе на обе ступеньки и на боковую стенку наносится тончайший слой оксида гафния — изолятора, который исключает электрическую связь затвора с остальной структурой транзистора и, в частности, с каналом транзистора.

Поверх диэлектрика из оксида гафния наносится тончайший близкий к атомарной толщине слой диоксида молибдена (MoS2). Диоксид молибдена — полупроводник, он играет роль канала транзистора, которым управляет затвор в виде среза графена. Получается структура толщиной около двух атомов, с затвором длиной в один атом. Сток и исток у транзистора — это металлические контакты, нанесённые на диоксид молибдена. Изящное решение проблемы закона Мура и, судя по всему, на этом его действие будет завершено, если говорить о традиционных техпроцессах.