Elektronika bez krzemu? Polscy naukowcy pracują nad nowym rozwiązaniem
Politechnika WarszawskaKrzem od dekad jest fundamentem współczesnej elektroniki, jednak jego możliwości powoli się wyczerpują. Zespół naukowców pod kierownictwem dr. inż. Jakuba Sitka z Centrum Zaawansowanych Materiałów i Technologii CEZAMAT na Politechnice Warszawskiej rozpoczyna projekt, który może przybliżyć rozwój elektroniki nowej generacji.
Granice miniaturyzacji układów krzemowych stają się coraz bardziej widoczne – dalsze zmniejszanie tranzystorów prowadzi do spadku ich wydajności i rosnącego zużycia energii. Problem ten nabiera szczególnego znaczenia w kontekście dynamicznego rozwoju sztucznej inteligencji, wymagającej ogromnej mocy obliczeniowej.
Jednym z najbardziej obiecujących kierunków zastąpienia krzemu w elektronice są półprzewodniki dwuwymiarowe (2D), takie jak MoS₂ czy WSe₂. W przeciwieństwie do grafenu mają one przerwę energetyczną, dzięki czemu mogą pełnić funkcję ultracienkich materiałów aktywnych w tranzystorach – o grubości zaledwie jednego atomu.
Największym wyzwaniem pozostaje jednak ich skuteczne i trwałe domieszkowanie, czyli kontrolowane wprowadzanie obcych atomów zmieniających właściwości elektryczne materiału. Projekt „SCALED” zakłada opracowanie skalowalnej metody domieszkowania monowarstw już na etapie ich wzrostu w przemysłowym reaktorze MOCVD. Naukowcy wykorzystają ren (Re) do uzyskania przewodnictwa typu n w MoS₂ oraz niob (Nb) dla typu p w WSe₂.
– Elektronika bez domieszek nie istnieje. W tym projekcie wraz z zespołem będziemy pracować nad efektywnym wprowadzaniem obcych atomów do materiałów o grubości jednego atomu, tak aby udało się kontrolować ich właściwości elektryczne. Projekt jest bardzo ambitny, bo nie tylko zakłada wprowadzenie tych domieszek, ale także skalowanie metody dla potrzeb przemysłu. Jeśli nam się uda, w co wierzę, to może to zrewolucjonizować elektronikę konsumencką w najbliższych latach – mówi dr inż. Jakub Wojciech Sitek.
MOŻE ZAINTERESUJE CIĘ TAKŻE
Prace obejmą optymalizację wzrostu monowarstw, analizę wpływu parametrów procesu na domieszkowanie oraz budowę tranzystorów polowych bezpośrednio na otrzymanych strukturach. Efektem ma być opracowanie zestawu zależności łączących parametry technologiczne z właściwościami elektrycznymi materiałów i działaniem gotowych urządzeń.
Na końcowym etapie technologia zostanie przeskalowana do wafli o średnicy 2 cali, co przybliży ją do wymagań przemysłu półprzewodnikowego. Opracowanie stabilnego i powtarzalnego domieszkowania materiałów 2D może otworzyć drogę do nowej generacji energooszczędnych układów – od systemów AI po czujniki i fotodetektory.
źródło: Politechnika Warszawska
