Sroicheann trasraitheoirí faoi 5 nm vaifir 4 orlach

Tógtar gach próiseálaí as trasraitheoirí, lasca leictreacha bheaga, agus le fada an lá tá feabhas tagtha ar sceallóga trí na lasca sin a dhéanamh níos lú. Tá foireann faoi stiúir Ollscoil Carnegie Mellon tar éis trasraitheoirí a thógáil as sraith adamhach amháin de dhéshuilfíd moluibdín (MoS₂), le cainéil níos giorra ná 5 nanaiméadar, agus an próiseas a chur i bhfeidhm ar slis 4 orlach (Nature Communications). Comhcheanglaíonn an toradh piarmheasúnaithe seo mionaturú an-mhór leis an modh patrúnaithe a úsáideann monarchana sceallóg.

Bhí Ollscoil Florida, MIT, Texas A&M, Ollscoil Southern California agus Universidad Politécnica de Madrid na Spáinne páirteach sa obair freisin (Semiconductor Engineering).

An geata a choinneáil i gceannas

Sreabhann sruth i dtrasraitheoir ó chríochfort amháin, an fhoinse, go críochfort eile, an draein, trí stiall ábhair ar a dtugtar an cainéal. Rialaíonn tríú leictreoid, an geata, an sreabhadh sin trí bhacainn fuinnimh a ardú nó a ísliú. Samhlaigh é mar chnoc nach mór d’eilimintí leictreonacha dreapadh: ardaigh an cnoc agus bíonn an lasc múchta, ísligh é agus sreabhann an sruth.

Má laghdaítear an cainéal sách mór, suíonn an fhoinse agus an draein chomh gar dá chéile sin go dtosaíonn a réimsí leictreacha féin an cnoc a leacú. Cailleann an geata a smacht aonair, agus sceitheann sruth tríd nuair ba cheart don lasc a bheith múchta, cosúil le sconna nach ndúnann go hiomlán riamh.

Tá cur chuige na foirne bunaithe ar chomh tanaí is atá an t-ábhar. I gcainéal nach bhfuil ach sraith amháin adamh ar tiús, gníomhaíonn réimse leictreach an gheata ar an gcainéal ar fad ag an am céanna, agus mar sin níl aon chuid den ábhar lasmuigh dá raoin (Nature Communications).

Cé chomh géar is atá an lasc?

Measann innealtóirí géire lasc le figiúr ar a dtugtar luascadh fo-thairsí. Tomhaiseann sé cé mhéad voltas breise geata a theastaíonn chun an sruth a mhéadú deich n-uaire agus an gléas ag casadh air. Dá lú an uimhir, is ea is géire an lasc, agus is féidir, i bprionsabal, lasc níos géire a oibriú ag voltas níos ísle (Nature Communications). Níor léirigh an staidéar seo ciorcad ísealvoltais.

Maidir leis na gléasanna a thástáil siad, tuairiscíonn na húdair luascadh 88 millivolt in aghaidh na deichniúr, agus sruth “casaidh air” níos mó ná milliún uair an sruth “casaidh as” (Nature Communications). Ní deir an achoimre an é 88 an luach is fearr, an gnáthluach nó an luach airmheánach. Is é an cóimheas idir an sruth air agus an sruth as a léiríonn an pointe is tábhachtaí. Dá mbeadh gléas chomh beag seo ag seoladh amháin, ní bheadh ann ach sreang, ach lasann agus múchann na gléasanna seo fós.

Deir teideal an pháipéir go bhfuil an fheidhmíocht “níos faide ná teorainn an tsileacain”. Ní chiallaíonn an abairt sin gur sáraíonn na gléasanna an t-íosleibhéal teirmeach de thart ar 60 millivolt in aghaidh na deichniúr, a chuireann teorainn le trasraitheoirí traidisiúnta ag teocht an tseomra (athbhreithniú). Ag 88, tá siad os a chionn. Is iad na húdair féin a leagann an chomparáid leis an sileacan amach.

Ó ghléasanna taifeadta go slis

Bhí turgnaimh níos luaithe tar éis toisí suntasacha a bhaint amach cheana féin i dtrasraitheoirí MoS₂, lena n-áirítear cainéil faoi 10 nm (Nano Letters) agus leictreoid gheata thart ar aon nanaiméadar ar fad (Science). Cuireann an obair nua modh ar stíl na táirgeachta leis an mionaturú sin. D’úsáid an fhoireann fótailiteagrafaíocht, a tharraingíonn patrúin chiorcaid trí sholas a scaoileadh trí masc cosúil le stionsal ar bhratú atá íogair don solas. Is í seo an bhunteicníc chéanna a mbraitheann monarchana sceallóg uirthi.

Deir na húdair go bhfuil an próiseas comhoiriúnach le monarú CMOS, an sreabhadh monaraíochta atá taobh thiar de bheagnach gach sceallóg dhigiteach. Dar leo, dearadh na céimeanna chun luí le próiseáil thraidisiúnta sileacain. Rith siad é ar shlis thart ar 100 mm trasna (Nature Communications), sonraí a athdhéanann Semiconductor Engineering ina achoimre ar an bpáipéar (Semiconductor Engineering).

Is léiriú é seo ar mhonarú ar scála slise. Chun ullmhacht don táirgeadh a léiriú, bheadh sonraí maidir le toradh agus éagsúlacht ag teastáil, ach ní thugann an achoimre fhoilsithe iad sin, agus ní chruthaíonn an taifead atá inrochtana gur ceanglaíodh na trasraitheoirí i gciorcaid. Léiríonn staidéar ar leith ar shliseoga níos mó 300 mm, a úsáideann gléasanna MoS₂ agus WS₂ níos faide, cad atá i gceist leis an gcéad chéim eile. Bhain sé amach toradh de thart ar 95–99%, ach fuair sé amach fós go raibh friotaíocht ard teagmhála ann, is é sin an caillteanas leictreach san áit a mbuaileann sreangú miotail leis an tsraith adamhach tanaí, chomh maith le héagsúlacht ó shlis amháin go slis eile (staidéar 300 mm).

Léiríonn an obair phiarmheasúnaithe seo gur féidir le cainéil MoS₂ faoi 5 nanaiméadar agus liteagrafaíocht ar scála slise a bheith sa phróiseas céanna (Nature Communications). Is iad an toradh agus an éagsúlacht idir ghléasanna a chinnfidh an féidir leis an bpróiseas sin a bheith ina ardán monaraíochta.