Hương Lan
Writer
Tờ SCMP đưa tin, các nhà khoa học Trung Quốc đã tạo ra một loại vật liệu bán dẫn siêu mỏng, mở ra cánh cửa cho việc chế tạo chip xử lý nhanh hơn và tiết kiệm năng lượng hơn.
Theo bài báo được xuất bản trên tạp chí Science ngày 5/7, một nhóm các nhà khoa học dẫn đầu bởi Liu Kaihuu từ Đại học Bắc Kinh, Liu Can từ Đại học Nhân dân và Zhang Guangyu từ Viện Vật lý thuộc Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc đã phát triển một phương pháp mới để sản xuất vật liệu bán dẫn chỉ dày 0,7 nanomet.
Bước đột phá này được kỳ vọng sẽ giải quyết một thách thức lớn trong việc thu nhỏ chip silicon truyền thống: khi kích thước chip giảm, hiệu suất của chúng bị ảnh hưởng do giới hạn vật lý.
Nhóm nghiên cứu đã phát hiện ra rằng kim loại chuyển tiếp dichalcogenide (TMD) hai chiều (2D) có thể là giải pháp thay thế cho silicon. Với độ dày chỉ 0,7 nanomet, mỏng hơn đáng kể so với kích thước thông thường của silicon (5-10 nanomet), TMD tiêu thụ ít năng lượng hơn và có khả năng truyền điện vượt trội. Điều này làm cho TMD trở thành ứng cử viên lý tưởng để sản xuất bóng bán dẫn siêu nhỏ, một thành phần quan trọng trong chip điện tử và quang tử thế hệ tiếp theo.
Kỹ thuật mới này cho phép tạo ra nhanh chóng các tinh thể 2D chất lượng cao với 7 công thức khác nhau, mở đường cho việc sản xuất hàng loạt. Liu Kaohui cho biết phương pháp truyền thống, xây dựng từng lớp nguyên tử trên đế giống như xây tường bằng gạch, thường dẫn đến tinh thể không đủ tinh khiết. Vấn đề nằm ở việc khó kiểm soát sự sắp xếp của các nguyên tử trong quá trình phát triển tinh thể và sự tích tụ tạp chất cùng khuyết tật.
Nhóm nghiên cứu đã khắc phục vấn đề này bằng cách sắp xếp lớp nguyên tử đầu tiên trên đế theo cách truyền thống, nhưng các lớp tiếp theo được sắp xếp xen kẽ giữa đế và lớp đầu tiên, đẩy lớp đầu tiên lên như măng trúc. Phương pháp "phát triển trên bề mặt" này đảm bảo cấu trúc của mỗi lớp tinh thể được cố định bởi lớp bên dưới, ngăn chặn sự tích tụ khuyết tật và tăng khả năng kiểm soát cấu trúc.
Theo thông báo trên trang web của Đại học Bắc Kinh, kỹ thuật mới cho phép tốc độ hình thành lớp tinh thể lên đến 50 lớp mỗi phút, tối đa là 15.000 lớp. Các nguyên tử trong mỗi lớp được sắp xếp hoàn toàn song song và chính xác.
Các loại tinh thể 2D chất lượng cao được tạo ra bao gồm molybdenum disulfide, molybdenum diselenide, tungsten disulfide, tungsten diselenide, niobium disulfide, niobium diselenide và molybdenum sulfoselenide. Nhóm nghiên cứu cho biết các vật liệu này đáp ứng các tiêu chuẩn quốc tế về vật liệu mạch tích hợp, bao gồm cả độ linh động của electron và khả năng chuyển đổi tần số theo Tiêu chuẩn Quốc tế cho Thiết bị và Hệ thống (IRDS).
"Khi được sử dụng làm vật liệu cho bóng bán dẫn trong mạch tích hợp, những tinh thể 2D này có thể thúc đẩy mạnh mẽ khả năng tích hợp chip," Liu nói. "Trên một con chip có kích thước bằng móng tay, mật độ bóng bán dẫn có thể tăng lên nhiều hơn do đó làm tăng khả năng tính toán của nó."
#Cuộcchiếnbándẫn
Theo bài báo được xuất bản trên tạp chí Science ngày 5/7, một nhóm các nhà khoa học dẫn đầu bởi Liu Kaihuu từ Đại học Bắc Kinh, Liu Can từ Đại học Nhân dân và Zhang Guangyu từ Viện Vật lý thuộc Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc đã phát triển một phương pháp mới để sản xuất vật liệu bán dẫn chỉ dày 0,7 nanomet.
Bước đột phá này được kỳ vọng sẽ giải quyết một thách thức lớn trong việc thu nhỏ chip silicon truyền thống: khi kích thước chip giảm, hiệu suất của chúng bị ảnh hưởng do giới hạn vật lý.
Nhóm nghiên cứu đã phát hiện ra rằng kim loại chuyển tiếp dichalcogenide (TMD) hai chiều (2D) có thể là giải pháp thay thế cho silicon. Với độ dày chỉ 0,7 nanomet, mỏng hơn đáng kể so với kích thước thông thường của silicon (5-10 nanomet), TMD tiêu thụ ít năng lượng hơn và có khả năng truyền điện vượt trội. Điều này làm cho TMD trở thành ứng cử viên lý tưởng để sản xuất bóng bán dẫn siêu nhỏ, một thành phần quan trọng trong chip điện tử và quang tử thế hệ tiếp theo.
Kỹ thuật mới này cho phép tạo ra nhanh chóng các tinh thể 2D chất lượng cao với 7 công thức khác nhau, mở đường cho việc sản xuất hàng loạt. Liu Kaohui cho biết phương pháp truyền thống, xây dựng từng lớp nguyên tử trên đế giống như xây tường bằng gạch, thường dẫn đến tinh thể không đủ tinh khiết. Vấn đề nằm ở việc khó kiểm soát sự sắp xếp của các nguyên tử trong quá trình phát triển tinh thể và sự tích tụ tạp chất cùng khuyết tật.
Nhóm nghiên cứu đã khắc phục vấn đề này bằng cách sắp xếp lớp nguyên tử đầu tiên trên đế theo cách truyền thống, nhưng các lớp tiếp theo được sắp xếp xen kẽ giữa đế và lớp đầu tiên, đẩy lớp đầu tiên lên như măng trúc. Phương pháp "phát triển trên bề mặt" này đảm bảo cấu trúc của mỗi lớp tinh thể được cố định bởi lớp bên dưới, ngăn chặn sự tích tụ khuyết tật và tăng khả năng kiểm soát cấu trúc.
Theo thông báo trên trang web của Đại học Bắc Kinh, kỹ thuật mới cho phép tốc độ hình thành lớp tinh thể lên đến 50 lớp mỗi phút, tối đa là 15.000 lớp. Các nguyên tử trong mỗi lớp được sắp xếp hoàn toàn song song và chính xác.
Các loại tinh thể 2D chất lượng cao được tạo ra bao gồm molybdenum disulfide, molybdenum diselenide, tungsten disulfide, tungsten diselenide, niobium disulfide, niobium diselenide và molybdenum sulfoselenide. Nhóm nghiên cứu cho biết các vật liệu này đáp ứng các tiêu chuẩn quốc tế về vật liệu mạch tích hợp, bao gồm cả độ linh động của electron và khả năng chuyển đổi tần số theo Tiêu chuẩn Quốc tế cho Thiết bị và Hệ thống (IRDS).
"Khi được sử dụng làm vật liệu cho bóng bán dẫn trong mạch tích hợp, những tinh thể 2D này có thể thúc đẩy mạnh mẽ khả năng tích hợp chip," Liu nói. "Trên một con chip có kích thước bằng móng tay, mật độ bóng bán dẫn có thể tăng lên nhiều hơn do đó làm tăng khả năng tính toán của nó."
#Cuộcchiếnbándẫn
