მკვლევრებმა 2D ნახევარგამტარების ზრდის მართვის გზა იპოვეს

მკვლევრებმა აჩვენეს, როგორ შეიძლება 2D ნახევარგამტარული კრისტალების ზრდის საწყისი ადგილის მართვა. Nature-ში გამოქვეყნებული კვლევის თანახმად, ამ მეთოდმა შესაძლოა ახალი თაობის ჩიპების მასშტაბურ წარმოებასთან დაკავშირებული დაბრკოლება გადაჭრას.

ნაშრომი „2D ნახევარგამტარების სივრცობრივად განსაზღვრული ჩასახვა ამომჭმელი ნაკადის გამოყენებით“ 7 ოქტომბერს გამოქვეყნდა. მისი ავტორები არიან მკვლევრები, მათ შორის KAIST-ისა და სამხრეთკორეული სტარტაპის TDS Innovation-ის წარმომადგენლები.

მეთოდი ამომჭმელ ნაკადს იყენებს. ის თითოეულ მონიშნულ ზრდის არეში ახალი კრისტალების წარმოქმნას ყველგან აფერხებს, გარდა გეომეტრიული ცენტრისა.

ორგანზომილებიანი მასალები პირდაპირი მნიშვნელობით ორგანზომილებიანი კი არა, ატომურად თხელია. ალბათ ყველაზე ცნობილი მაგალითი გრაფენია, რომელიც ნახშირბადის ატომების ერთი ფენისგან შედგება. თუმცა საკუთარი აკრძალული ზონის არქონის გამო ის ჩვეულებრივი გადამრთველი ტრანზისტორებისთვის გამოუსადეგარია.

ზოგი გარდამავალი ლითონის დიქალკოგენიდის (TMD) მონოფენას, მაგალითად, მოლიბდენის დისულფიდს (MoS₂), აკრძალული ზონა აქვს. ამიტომ მათ სამომავლო ტრანზისტორებისა და სხვა ნანომასშტაბური მოწყობილობებისთვის იკვლევენ.

თუმცა ფირფიტაზე გაზრდისას 2D ნახევარგამტარული კრისტალები, ჩვეულებრივ, შემთხვევით წერტილებში წარმოიქმნება. ნაშრომში ნათქვამია: „ჩასახვის მოვლენები ზრდის არეში შემთხვევით ადგილებზე სტოქასტიკურად ხდება“. შედეგად, რამდენიმე კრისტალი წარმოიქმნება. მათი ზრდისა და შეერთებისას კრისტალებს შორის საზღვრები ჩნდება, რაც ელექტრულ მახასიათებლებს აუარესებს და მოწყობილობების ერთგვაროვნებას ამცირებს.

თითოეულ მონიშნულ არეში ერთი კრისტალის წარმოქმნის ხელშესაწყობად მკვლევრებმა ამომჭმელი ნაკადის მეშვეობით ერთცენტრიანი ჩასახვის პროცესი (EF-SCN) შეიმუშავეს. ოქსიდური ბარიერიდან გამოთავისუფლებული ჟანგბადი გვერდით ამომჭმელ ნაკადს წარმოქმნის. ის ჩასახვას ყველგან აფერხებს, გარდა მონიშნული არეალის გეომეტრიული ცენტრისა.

მკვლევრებმა ამ პროცესით მოქმედი ველის ეფექტის ტრანზისტორები (FET) შექმნეს, რომლებიც თანამედროვე ჩიპების ძირითადი კომპონენტებია. მათ მუხტის მატარებლების უფრო მაღალი ძვრადობა დააფიქსირეს, ვიდრე შერჩევითად გაზრდილი MoS₂ ტრანზისტორებისთვის აქამდე გამოქვეყნებულ შედეგებში. ეს მაჩვენებელი ასახავს, რამდენად ადვილად გადაადგილდება მუხტი მასალაში.

ორ სანტიმეტრიან სუბსტრატზე ჩატარებულ ცალკე გამოცდაში პროცესმა 400 მონიშნული უბნიდან 397-ზე ერთი კრისტალი წარმოქმნა. შედეგმა 99,3% შეადგინა. ეს მასშტაბის გაზრდისთვის იმედისმომცემია, თუმცა კომერციული ჩიპების წარმოების შესაძლებლობას ჯერ არ ადასტურებს.