Создан новый класс наноматериалов для полупроводниковой электроники

Учёные Курчатовского института создали функциональные материалы на базе кремния и германия, которые могут стать основой новых устройств наноэлектроники и спинтроники. Материалы представляют собой слоистые структуры, от количества монослоёв зависит широкий спектр свойств — от магнетизма с высокой подвижностью носителей заряда до сверхпроводимости. 

Нитрид галлия идет на смену кремнию

Разработка стала возможной благодаря оригинальному методу синтеза с использованием прекурсоров на основе аналогов графена — силицена и германена.

«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. А материалы EuAl2Ge2 и SrAl2Ge2 интересны высокой подвижностью носителей заряда. До недавнего времени высокая подвижность носителей и магнетизм считались взаимоисключающими свойствами, однако слоистая структура EuAl2Ge2 обеспечила возможность для их сосуществования в одном материале.

С новыми материалами связывают будущее электроники. В первую очередь — изменение физических размеров элементов микросхем. Если продолжать это делать на базе кремния, в схемах начнут доминировать квантовые эффекты, которые физики считают «паразитными». Новые материалы открывают перспективы управления полезными свойствами квантовых эффектов.  Подсчитано, что нанотранзистор будет работать быстрее и потреблять меньше энергии. 

Помимо России, материалы для наноэлектроники и спинтроники создают на Тайване, в Южной Корее, Сингапуре, Китае, Германии, Англии и Франции.