- El nuevo método de crecimiento es 1.000 veces más rápido que las técnicas convencionales
- El oro líquido y el tungsteno forman el sustrato bicapa para este proceso.
- La película monocapa de nitruro de silicio de tungsteno alcanza un tamaño de 1,4 por 0,7 pulgadas.
Investigadores chinos han desarrollado un método de crecimiento de semiconductores 2D a escala de oblea que funciona casi 1.000 veces más rápido que las técnicas convencionales.
El equipo del Instituto de Investigación de Metales rediseñó el proceso de deposición química de vapor introduciendo una bicapa de oro líquido y tungsteno como sustrato.
Este enfoque permite el crecimiento a escala de oblea de películas monocapa de nitruro de silicio de tungsteno con propiedades de dopaje ajustables.
El artículo continúa a continuación.
Por qué los materiales 2D son importantes para el futuro de los chips
Las películas resultantes alcanzaron dimensiones de aproximadamente 1,4 x 0,7 pulgadas, lo que marca un paso hacia la producción escalable de semiconductores 2D de alto rendimiento.
Durante décadas, la Ley de Moore predijo una duplicación de la potencia informática aproximadamente cada dos años, pero a medida que las dimensiones de los transistores se acercan a la escala atómica, los efectos cuánticos y la disipación de calor hacen que una mayor miniaturización sea cada vez más difícil.
Los semiconductores 2D se han convertido en uno de los principales candidatos para los materiales de chips posteriores a Moore, a medida que las crecientes cargas de trabajo de las herramientas de inteligencia artificial y los grandes modelos de lenguaje llevan las arquitecturas de chips actuales al límite.
Las arquitecturas de transistores modernas se basan en pares complementarios de materiales tipo n y tipo p.
La escasez de alternativas de tipo p de alto rendimiento ha sido un obstáculo importante para el diseño de chips de próxima generación, ya que lograr contrapartes de tipo p estables y bien establecidas para muchos semiconductores 2D de tipo n sigue siendo un desafío.
“La falta de materiales tipo p de alto rendimiento ha sido un obstáculo importante para el desarrollo de semiconductores 2D con nodos inferiores a 5 nanómetros”, dijo Zhu Menjian de la Universidad Nacional de Tecnología de Defensa.
Las películas monocapa de nitruro de silicio de tungsteno combinan varias ventajas clave para el diseño avanzado de transistores.
Estos incluyen una gran movilidad de los orificios, una alta densidad de corriente en estado activo, resistencia mecánica, disipación de calor eficiente y estabilidad química.
El método expande los dominios monocristalinos a tamaños submilimétricos y aumenta la velocidad de fabricación de aproximadamente 0,00004 pulgadas por minuto a aproximadamente 0,0008 pulgadas por minuto en cinco horas.
Esto representa un aumento de casi 1000 veces con respecto a los métodos convencionales.
La investigación representa un progreso en la fabricación de semiconductores 2D, pero la brecha entre el crecimiento de películas a escala de centímetros en un laboratorio y la producción en masa de obleas libres de defectos sigue siendo enorme.
Los sustratos a base de oro, si bien son viables para la investigación, serían prohibitivamente costosos para una producción de gran volumen.
La ambición de China de superar las limitaciones existentes en materia de semiconductores es comprensible, y esta investigación es un gran avance.
Desafortunadamente, la industria ha visto que muchos materiales 2D prometedores no logran realizar la transición de los artículos académicos a las plantas de fabricación.
Que este componente siga el mismo camino dependerá de que se resuelvan los desafíos de escalabilidad y costos que han condenado las opciones anteriores.
a través de ingeniería interesante
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