Os chineses criaram o menor transistor – recebeu uma porta de 0,34 nm e este é o limite para os materiais existentes

Um grupo de cientistas chineses surgiu com um design incomum de transistor. Graças ao seu design único, eles fizeram o menor transistor do mundo com um comprimento de porta de apenas 0,34 nm. A redução adicional do comprimento da porta usando processos técnicos tradicionais é, em princípio, impossível, porque estamos falando de um comprimento de porta igual à largura de um átomo de carbono.

Fonte da imagem: John Timme / arstechnica.com

Os cientistas descreveram sua invenção em um artigo recente na revista Nature. O artigo ainda não está disponível publicamente. Notamos também que o desenvolvimento é de natureza experimental e não pode ostentar características interessantes. No entanto, cientistas chineses comprovaram a viabilidade do conceito, seu desempenho e repetibilidade no caso de utilização de processos técnicos tradicionais.

Os cientistas chamaram o novo transistor de transistor de parede lateral vertical. A ideia de um arranjo vertical do canal do transistor, a propósito, também foi implementada recentemente pela Samsung e pela IBM, sobre a qual falamos uma vez. Mas os desenvolvedores chineses conseguiram surpreender. A porta no novo transistor é uma fatia de uma camada atômica de grafeno, e sua espessura, como você sabe, é igual à espessura de um átomo de carbono, ou cerca de 0,34 nm. E o mais incrível é que não são necessários scanners litográficos modernos para fazer um obturador desse comprimento. Todos os componentes finos necessários são criados usando processos de deposição a vácuo.

Como isso acontece? Um substrato de silício convencional é tomado. Ela desempenha o papel de fundação. O silício não participa de forma alguma dos processos elétricos, embora, teoricamente, possa proteger contra correntes de fuga. Duas etapas são feitas na camada de silício de uma liga de titânio e paládio. Uma folha de grafeno é colocada no degrau superior. Não precisa de precisão. Isso será alcançado mais tarde por gravura convencional. Uma camada de alumínio pré-oxidada ao ar é colocada sobre uma folha de grafeno. O óxido serve como um isolante para a estrutura. Portanto, o alumínio não participa do circuito elétrico do transistor, embora não haja total clareza na finalidade da camada de alumínio.

O campo de empilhamento de alumínio é submetido ao ataque convencional, durante o qual a borda de grafeno é exposta, incluindo o corte do revestimento de alumínio. Isso forma uma porta de grafeno de 0,34 nm de comprimento com uma topologia precisamente ajustada. Logo acima dela, fica exposto um recorte de alumínio, que já pode formar uma ligação elétrica com o portão, mas não direta. Nesta fase, a camada mais fina de óxido de háfnio, um isolante, é aplicada em ambas as etapas e na parede lateral, o que exclui a conexão elétrica da porta com o restante da estrutura do transistor e, em particular, com o canal do transistor.

Uma camada muito fina de dióxido de molibdênio (MoS2) próxima à espessura atômica é aplicada sobre o dielétrico de óxido de háfnio. O dióxido de molibdênio é um semicondutor, desempenha o papel de um canal de transistor, que é controlado por um portão na forma de uma fatia de grafeno. Isso resulta em uma estrutura com cerca de dois átomos de espessura, com um portão de um átomo de comprimento. O dreno e a fonte do transistor são contatos de metal depositados no dióxido de molibdênio. Uma solução elegante para o problema da lei de Moore e, aparentemente, este será o fim de sua ação, se falarmos de processos técnicos tradicionais.