eng
Просмотры: 1633
11.09.2023
Развитие микро- и наноэлектроники требует применения новых материалов, которые способны преодолеть ограничения полупроводниковой технологической платформы.
Эти материалы могли бы заменить дорогостоящий кристаллический кремний, обеспечить более компактные размеры, повысить быстродействие и функциональность, снизить электропотребление различных электронных устройств – от мобильных телефонов до компьютеров. Ставка делается на то, что, с одной стороны, будет задействована существующая технологическая платформа, а с другой – станут доступны новые функциональные свойства.
В Курчатовском институте появился новый класс материалов, которые могут стать базой для создания устройств наноэлектроники и спинтроники. Речь идет о силицене и германене, чья двумерная кристаллическая структура аналогична графену, но вместо атомов углерода в узлах кристаллической решетки у них расположены соответственно атомы кремния и германия. Эти материалы демонстрируют широкий спектр свойств – от магнетизма с высокой подвижностью носителей заряда до сверхпроводимости. Поскольку они представляют собой слоистые структуры, качество их проводимости напрямую зависит от количества монослоев.
Интеграция с полупроводниковой платформой обеспечивается при использовании в качестве реагентов кремниевых и германиевых подложек. В качестве прекурсора в первом случае применялся силицен, а во втором – германен.
«Наш подход позволил создать целые классы новых материалов, обладающих различными функциональными свойствами», – сообщил руководитель проекта, ведущий научный сотрудник лаборатории новых элементов наноэлектроники Курчатовского комплекса НБИКС-природоподобных технологий Андрей Токмачёв.
Так, тонкопленочный материал SrAlSi на кремниевой подложке демонстрирует сверхпроводящие свойства даже при толщине в несколько монослоев. Транспортные и магнитные измерения позволили обнаружить переход от трехмерной сверхпроводимости к двумерной. А материалы EuAl2Ge2 и SrAl2Ge2 интересны в первую очередь высокой подвижностью носителей заряда. Особо стоит отметить, что до недавнего времени высокая подвижность носителей и магнетизм считались взаимно исключающими свойствами, однако слоистая структура EuAl2Ge2 обеспечила возможность для их сосуществования в одном материале.
«На наш взгляд, сверхпроводимость и магнетизм этих материалов позволяют существенно расширить возможности при создании устройств наноэлектроники», – комментирует Андрей Токмачёв.
Коллеги из Санкт-Петербургского государственного университета первыми в России разработали технологию и запатентовали устройство получения силицена с улучшенной кристаллической структурой.
«Мы впервые разработали и получили патент на устройство для изготовления силицена. Особенность технологии заключается в формировании однослойного силицена – от аналогов наша разработка отличается увеличенным размером нанокристаллических доменов, достигающим 100 х 100 нм», – рассказал один из авторов работы, профессор кафедры электроники твердого тела СПбГУ Алексей Комолов.
Синтез силицена проводился методом молекулярно-лучевой эпитаксии – процесс основан на термической сублимации (распылении) исходного материала. Атомный или молекулярный пучок распыленного материала направляется на поверхность подложки, где частицы материала откладываются и образуют тонкий слой пленки. Сам процесс происходит в вакууме, чтобы обеспечить более чистые и беспрепятственные условия формирования пленки.
Ученые СПбГУ наносили атомарный поток кремния на нагретую до 200°С подложку вольфрама с предварительно нанесенным методом молекулярно-лучевой эпитаксии слоем серебра. Так, за счет миграции атомов кремния на поверхности нагретой подложки физикам удалось получить однослойный силицен, а крупные кристаллические домены силицена удалось сформировать за счет структурных параметров слоя серебра. Работа по синтезу силицена проводилась с использованием ресурсов Научного парка СПбГУ на оборудовании ресурсного центра «Физические методы исследования поверхности».
Вопросы применения новых материалов и создания технологических процессов на их основе при изготовлении интегральных микросхем и других компонентов можно будет обсудить на заседаниях Секции №13 «Материалы микро- и наноэлектроники, диагностика материалов и элементов электронной компонентной базы» форума «Микроэлектроника 2023».
Источники:
http://nrcki.ru/product/press-nrcki/-47557.shtml
https://spbu.ru/news-events/novosti/fiziki-spbgu-pervymi-v-rossii-zapatentovali-ustroystvo-polucheniya-silicena
Комментарии читателей
