Ещё один шаг в сторону от полупроводников: Samsung превратила «белый графен» в суперизолятор

Исследователи Samsung ищут пути выйти за пределы производства чипов с использованием полупроводников. Происходит это не от хорошей жизни. Снижение масштаба технологических норм приближается к своему пределу, и для выпуска процессоров потребуются новые материалы. Например, для улучшения проводимости подходит графен, а вот с 2D-изоляторами были проблемы. К счастью, Samsung открыла новый 2D-материал с хорошими изолирующими свойствами.

Структура «белого графена» нитрида бора

Исследователи из Высшего технологического института Samsung (SAIT) вместе с Национальным институтом науки и технологии Ульсана (UNIST) и Кембриджским университетом сделали открытие, которое обещает привести к производству чипов с меньшими технологическими нормами, чем позволяют полупроводники. Речь идёт об использовании в производстве 2D-материалов, толщина которых составляет всего один атом.

Примером одноатомного материала может быть графен, хотя одним графеном список «плоских» материалов не заканчивается. Как и другие исследователи, специалисты Samsung спроектировали транзисторы на основе графена. Высокая подвижность электронов, повышенные рабочие токи, хорошая масштабируемость и малый размер ― это одни из главных преимуществ транзисторов на графене. Однако для предотвращения утечек тока и для снижения паразитных влияний проводящих цепей в мельчающих чипах необходимы похожие по характеристикам изолирующие 2D-материалы ― тонкие, как графен, масштабируемые, но не пропускающие электроны (электрический ток).

Учёные из SAIT нашли такой материал ― это аморфный нитрид бора (a-BN). Нитрид бора ещё называют «белым графеном» за его гексагональную кристаллическую структуру как у графена и толщину всего в один атом. Samsung смогла превратить кристаллический нитрид бора в аморфную форму этого вещества. Аморфная структура, как хорошо известно ― это неупорядоченное расположение атомов, которое предотвращает распространение электронов в своей среде. Проще говоря, Samsung сделала из суперпроводимой среды суперизолирующую.

По словам Samsung, аморфный нитрид бора имеет лучшую в своем классе сверхнизкую диэлектрическую проницаемость в 1,78 с сильными электрическими и механическими свойствами и может использоваться в качестве межсоединительного изоляционного материала для минимизации электрических помех. Более того, новый материал может использоваться в техпроцессах с температурой отжига менее 400 °C. Это условие необходимо для того, чтобы графеновые транзисторы не сгорели на пластине в процессе её обработки.

Суперизолятор Samsung из аморфного нитрида бора

В компании ожидают, что аморфный нитрид бора будет широко применяться в полупроводниках, таких как решения DRAM и NAND, и особенно в решениях памяти следующего поколения для серверов наивысшей производительности.