Een Europees onderzoeksproject heeft een belangrijke stap gezet op weg naar verdere miniaturisering van nano-elektronica, met behulp van een veelbelovend nieuw materiaal genaamd siliceen. Het doel:apparaten van de toekomst veel krachtiger en energiezuiniger maken.

Siliceen, een nieuw halfgeleidend materiaal dat eigenschappen van silicium en grafeen combineert, is een van de meest veelbelovende kandidaten voor het vervaardigen van nog kleinere elektronische schakelingen voor toekomstige slimme apparaten.

'Elektronica is momenteel ingebed in vele lagen siliciumatomen. Als ze in een enkele laag kunnen worden vervaardigd, ze kunnen worden verkleind tot veel kleinere maten en we kunnen stroomlekkage verminderen, tegelijkertijd apparaten krachtiger en energiezuiniger maken, ' verklaarde Dr. Athanasios Dimoulas, coördinator van het 2D-NANOLATTICES-project van de EU.

Grafeen is een interessante stof omdat het voorkomt in een enkele laag atomen, maar heeft niet de 'energiekloof' die nodig is om een ​​halfgeleidermateriaal te zijn. Siliceen, een 2D-vorm van silicium, brengt zijn halfgeleidereigenschappen in de wereld van 2D-materialen. Het probleem met siliceen, echter, is het gewijzigd in contact met andere stoffen zoals metalen.

Elektronica die 100 keer kleiner is

Het condenseren van elektronica in een enkele laag siliceen en het behouden van elektronische prestaties is een moeilijke taak gebleken voor onderzoekers - tot nu toe wel. Het 2D-NANOLATTICES-project heeft wereldwijd een belangrijke innovatie bereikt door een veldeffecttransistor (FET) uit het materiaal te maken om bij kamertemperatuur te werken.

FET's zijn een belangrijke schakelcomponent in elektronische schakelingen. Door het in te bedden in slechts één laag siliciumatomen (in siliceenstructuur), vervolgens de laag overbrengen, gekweekt op een zilversubstraat, naar een gemaakt van een meer neutrale stof, siliciumdioxide, is een groot succes. 'Tests toonden aan dat de prestaties van siliceen zeer, zeer goed op de niet-metalen ondergrond, ' enthousiast Dr Dimoulas, van Demokritos, Nationaal centrum voor wetenschappelijk onderzoek van Griekenland.

'Dat we deze ene transistor hebben gemaakt van slechts één enkele laag materiaal zoals silicium, is nog niet eerder gedaan en dit is echt iets dat als een doorbraak kan worden omschreven. Op basis van deze prestatie, het zou mogelijk zijn om transistoren tot 100 keer kleiner te maken in verticale richting, ' voegde Dr Dimoulas eraan toe.

Het potentieel zien

Nu de transistor verticaal is gekrompen tot slechts één 2D-laag van atomen, de afmetingen kunnen zijdelings worden verkleind, te, wat betekent dat hetzelfde gebied op een chip tot 25 keer meer elektronica kan bevatten, Dr Dimoulas berekend.

Aanvullend, het gebruik van een enkele smal kanaal om elektrische stroom te geleiden vermindert stroomlekken, een probleem dat de halfgeleiderindustrie al enige tijd zorgen baart:hoe nog kleiner te gaan zonder dat apparaten oververhit raken in de vorm van stroomlekkage.

Dit is goed nieuws voor chipfabrikanten, terwijl de race om de volgende golf van communicatietechnologieën te produceren opwarmt met de komst van 5G mobiele netwerken.