Науковці з KAIST презентували спосіб визначення квантової межі масштабування транзисторів. Це важливо. Квантовий ефект тунелювання спричиняє неконтрольований витік струму при надмірному зменшенні компонентів. Нова методика дозволяє виробникам чіпів проектувати напівпровідники свідомо, а не навмання.
Джерело зображення: ШІ-генерація ChatGPT/3DNews
Сьогоднішня індустрія активно переходить до 2-нм техпроцесів, де маркетингові назви вже не відображають реальних фізичних розмірів. Для оцінки меж масштабування дослідники застосували теорію функціонала густини, відому в квантовій фізиці. Цей інструмент ефективно моделює електронні структури молекул. Він дозволяє з високою точністю прогнозувати обмеження для майбутніх напівпровідникових пристроїв.
Квантове тунелювання — головна перешкода для мініатюризації. Електрони долають енергетичні бар’єри, які в класичній моделі мали б їх зупиняти. Результат — зростання паразитного струму витоку та втрата контролю над каналом. Експериментальне визначення цих меж ускладнене через атомарні розміри контактів та складність контролю їхньої геометрії.
Для перевірки методу обрали одношаровий дисульфід молібдену (MoS2) — перспективний двомірний матеріал. Команда розрахувала контакти з використанням скандію, срібла, золота та паладію. Моделювання охопило два варіанти архітектури: з’єднання через верхній контакт та краєвий контакт.
Дослідники довели, що критична довжина тунелювання є змінною величиною. Вона залежить від геометрії структури та роботи виходу металу. Виявилося, що межу мініатюризації можна корегувати вибором матеріалу електродів та способами їхнього з’єднання з каналом. Це відкриває чудові перспективи для подальшого зменшення транзисторів.
Розрахунки KAIST вказують на можливість зниження довжини тунелювання до рівня менше 4 нм. Це реальні, а не маркетингові нанометри. Інженери отримали потужний інструмент проектування замість дорогого перебору зразків. Тепер можна заздалегідь оцінювати опір, витоки та масштабованість транзисторів на атомному рівні.
Залишити коментар