Ученые нашли замену кремнию и графену в микроэлектронике

Ученые из Лаборатории нанометровой электроники и структур (LANES) при Швейцарском федеральном институте технологии (EPFL) сделали серьезное открытие, которое может кардинально повлиять на все связанные с микроэлектроникой сферы индустрии. Они определили, что такой распространенный в природе материал как молибденит (MoS₂) является очень эффективным полупроводником, сообщает Nature Nanotechnology. В индустрии этот материал применяется уже давно, но в основном как вспомогательный компонент в смазочных материалах и некоторых сплавах стали. Как выяснилось, из него также можно создавать миниатюрные транзисторы, светодиоды и солнечные элементы.

Молибденит, являющийся двумерным материалом, по своим свойствам превосходит как повсеместно использующийся в индустрии кремний, так и очень перспективный материал графен. Если сравнивать с кремнием, то на основе молибденита можно создавать намного более миниатюрные транзисторы, которые потребляют в 100 тыс. раз меньше энергии в режиме ожидания, чем транзисторы из кремния. Для сравнения, в листе MoS₂ толщиной 0,65 нм электроны перемещаются с такой же легкостью, как и в листе кремния, толщиной в 2 нм. К тому же из кремния, как из трехмерного материала, невозможно создать столь же тонкий лист как из молибденита.

Что касается преимуществ MoS₂ над графеном, то в первом имеется так называемая «запрещенная зона» (gap) шириной 1,8 эВ, что делает его отличным полупроводником. В графене же такой «запрещенной зоны» (в полупроводнике — это пространства, свободные от электронов) нет вообще и создать ее искусственно очень сложно. Применение MoS₂ в микроэлектронике позволит создавать более производительные и энергоэффективные процессоры и другие чипы, при этом стоимость производства не должна возрасти. С другой стороны, могут пострадать поставщики кремния, крупнейшим среди которых сейчас является Китай. В любом случае до коммерческого применения молибденита для производства микросхем ее очень далеко.