Индекс цитирования Яндекс.Метрика

Направления

11.05.2021

Ученые разработали универсальную платформу по созданию материалов для электроники будущего

Ученые НИЦ "Курчатовский институт" разработали новую стратегию получения перспективных материалов для электроники.

Они создаются путем интеграции двух компонентов – кремниевой основы и функционального оксида, который формируется в виде тонкой пленки.  Суть стратегии заключается в управлении границей раздела между этими двумя компонентами в материале. Предложенный подход универсален и позволит в будущем получить большое разнообразие структур с уникальными свойствами, которые будут востребованы для создания энергоэффективных устройств. Результаты данной работы опубликованы в высокорейтинговом журнале Advanced Functional Materials.

"Кремниевая электроника подошла к своему технологическому пределу. Сегодня для создания компактных устройств с низким потреблением энергии необходимы новые материалы. Они, с одной стороны должны задействовать существующую кремниевую технологическую платформу, а с другой – обладать свойствами, которые у кремния отсутствуют", – пояснил руководитель лаборатории новых элементов наноэлектроники НИЦ "Курчатовский институт" Вячеслав Сторчак. По его словам, перспективным решением является интеграция кремния с функциональными оксидами ввиду многообразия и уникальности их свойств.

В работе показано, что синтез таких материалов осуществляется через один и тот же универсальный интерфейс. Так ученые называют структуру, которая формируется на границе между кремниевой основой и функциональным оксидом и связывает их в единую систему. Специалисты подробно изучили строение и функциональные особенности интерфейса, поскольку он имеет ключевое значение в процессе интеграции двух компонентов. Теперь на основе этих данных можно будет создать множество новых структур для разнообразных приложений, которые будут зависеть от типа выбранного функционального оксида.

В ходе данной работы было получено несколько новых материалов, один из них – на основе кремния и оксида европия. Он был синтезирован методом молекулярно-лучевой эпитаксии путем "выращивания" тонких слоев оксида на подложке из кремния. Материал обладает магнитными свойствами, которые будут актуальны для разработки новых электронных устройств с низким потреблением энергии – приборов спинтроники.

Дальнейшее развитие этого направления предполагает расширение набора интегрируемых материалов, а также технологических платформ. Разработанный учеными универсальный подход станет основой для этих экспериментов. В частности, специалисты планируют осуществить прямую интеграцию функциональных материалов с существующими промышленными полупроводниками, такими как германий, арсенид и нитрид галлия.

Данная работа осуществляется при поддержке Российского Научного Фонда (гранты 20-79-10028 и 19-19-00009).