Транзисторы из силицена толщиной в 1 атом

В последние годы исследователи в области микроэлектроники свыклись с мыслью, что будущее микросхем — за графеном. Этот материал позволяет создавать транзисторы наноразмеров и устраняет проблемы с током утечки в кремниевых чипах. Однако, возможно с кремнием не всё потеряно.

Учёные из университета Техаса сделали первый в мире транзистор из силицена — двумерного аллотропного соединения кремния, подобного графену.

Хотя теоретики рассуждали о существовании и возможных свойствах силицена, его долгое время не удавалось обнаружить. Только в 2010 через сканирующий туннельный микроскоп впервые наблюдали структуры кремния, похожие на силицен.

В таблице химических элементов кремний находится следом за углеродом, поэтому у этих элементов схожие свойства. Они настолько похоже, что учёные даже предполагают существование жизни на основе кремния на других планетах, вместо земной углеродной жизни.

Двумерное вещество силицен разделяет и другие характеристики графена, в том числе высокую подвижность электронов. Что тоже важно, в силицене гораздо меньшая ширина запрещённой зоны — ширина энергетического зазора между дном зоны проводимости и потолком валентной зоны, в котором отсутствуют разрешённые состояния для электрона. То есть силицен снимает ограничения, привычные для кремния.

Специалисты из университета Техаса сумели изготовить слой силицена, применив новый техпроцесс в вакуумной комнате, где атомы углерода осаждались на кристалл серебра. Затем сверху осаждался ещё один наномтеровый слой алюминия для защиты силицена от кислорода. Учёным удалось перенести эти слои на кремниевую подложку и оголить отдельные участки силицена, не повредив его.