- Полуметальные обещания более эффективная проводимость и превышать медь в энергопотреблении
- Ограничения медного управления поиском полуметального, такого как фосфид NIOB
- Фосфид ниобия лучше приводит к электричеству даже при толщине нанометра
В течение почти двух веков медь была стандартом для электрической проводимости, которая используется для кабелей, микроэлектроники и вычислений. Однако, если электронные устройства становятся портативными электрическими станциями, ясно, что медь достигает своих физических ограничений.
Для этой цели последнее исследование в Стэнфордском университете показало, что медная медь Niobium Phosphid может превзойти в ультра -тонких фильмах, что делает его перспективным кандидатом на наноразмерную электронику.
Исследователи рассматривают полуметалы как потенциальную альтернативу, поскольку эти материалы обладают уникальными электронными свойствами, которые повышают эффективность, минимизируют потерю энергии и повышают производительность в технологии следующего поколения.
Разработка новых вариантов проводимости
В отличие от обычных металлов, полуметальные, такие как фосфид ниобия, имеют разные полосовые структуры и топологические свойства, которые позволяют улучшить транспорт электронов.
Тонкие пленки ниобия фосфида (NBP) имеют гораздо более низкую устойчивость в нанометровых масштабах в качестве меди. Когда толщина пленки уменьшается, сопротивление от NBP также уменьшается и достигает только шестой от сопротивления меди с одинаковой толщиной.
При приблизительно 1,5 нанометрах NBP обладает сопротивлением около 34 микро-тушеников при комнатной температуре и превышает значительно превышающее сопротивление меди в 100 сантиметрах микрохм в аналогичных стандартах.
«Лучшие материалы могут помочь нам потратить меньше энергии на небольшие кабели и большую энергию», — сказал Эрик Поп, профессор Школы инженерии Стэнфорда.
Проблема с медью заключается в том, что она становится менее эффективной, потому что она становится тоньше, особенно до 50 нанометров, и борется с быстрыми электрическими сигналами как тепло. Тем не менее, команда Стэнфорда обнаружила, что NBP приводит к толщему, проводящему электричеству, даже с медной, даже с толщиной всего лишь пять нанометров, поскольку материал является внешней площадью ядра.
«Теперь у нас есть еще один класс материалов — этот топологический полуметал — который может служить способом снижения потребления энергии в электронике», — сказал Акаш Рамдас, докторский исследователь, участвующий в исследовании.
Одним из наиболее важных преимуществ ниобий -фосфида является совместимость с существующими полупроводниковыми технологиями, поскольку он может быть осажден только при 400 ° C, температуру, которая достаточно низкая, чтобы избежать повреждения кремниевых чипов. Это означает, что он может быть интегрирован в текущие производственные процессы, не требуя дорогостоящего редизайна.
Стэнфордская команда в настоящее время исследует другие топологические полуметалы, которые могут повысить производительность и эффективность.
«Этот тип прорыва в некристаллических материалах может помочь справиться с проблемами электроэнергии и энергетики как в текущей, так и в будущей электронике»,-сказал Поп.
Тем не менее, существуют проблемы в создании NBP для устойчивого коммерческого материала, такого как правильные допуски слоя во время производства, поскольку изменения толщины слоя семян могут влиять на сопротивление и качество пленки NBP.
Поскольку спрос на меньшие, более быстрые и более энергоэффективные устройства растет, полуметал может сыграть решающую роль в проектировании будущего микроэлектроники. Если исследования продвигаются дальше, толщина нанометра может вскоре заменить полуметальную лестницу в высокопроизводительных вычислениях и установить новый стандарт для электрической проводимости.
Над IEEE Spectrum
Вы также можете понравиться
