Büyümenin başlayacağı yer

İki boyutlu transistörün düzgün yüzeyi, üretici için bir açmaz yaratıyor. Elektronların ilerlediği kanalın temiz kalması istenirken üstüne kapı gerilimini taşıyacak yalıtkanın yerleşmesi gerekiyor. Oksit büyümesini başlatan kimyasal bağlar bu yüzeyde az. Yüzeyi etkinleştirmek kanalı da değiştirebilir; etkinleştirmeden bırakmak ise kesintisiz film yerine adacıklar verir. Nature Communications’taki yeni deney, bu iki işi yaklaşık 0.4 nm kalınlığındaki karbon noktası katmanının farklı bölgelerine dağıtıyor. Sorunun çekirdeği, malzemeyi yalnızca inceltmekten önce hangi yüzeyin hangi işi yapacağını seçmek.[1]

Karbon noktalarının düz tabanları kanal ile van der Waals etkileşimi kuruyor. Kenarlardaki kimyasal gruplar ise hafniyum oksidin büyümeye başlayacağı merkezleri sağlıyor. Noktalar su yüzeyinde sıkıştırılarak tek katmanda toplanıyor, ardından yatay aktarılıyor. Bu aktarım biçimi ara yüzün altında su kalmasını azaltmak için seçilmiş. Dolayısıyla burada yalnızca yeni bir içerik maddesi yok; büyüme kimyası, temas yüzeyi ve aktarım yolu birlikte tasarlanıyor. Kanalı koruyan düz yüzey ile okside tutunma sağlayan kenarın aynı küçük yapıda bulunması, önerilen mekanizmayı anlaşılır kılıyor.[1]

Elektriksel incelik, fiziksel kalınlık

Grafen üzerindeki 1.6 nm hafniyum oksit, kapasitans hesabında 0.6 ± 0.1 nm eşdeğer oksit kalınlığı veriyor. Bu iki sayıyı aynı cetvelle okumak hata olur: eşdeğer kalınlık, silikon dioksitle aynı kapasitansı verecek kalınlığı anlatıyor. Karbon katmanı ve temas aralığı da bu elektriksel hesaba katkıda bulunuyor. Yüksek dielektrik sabitli oksit, fiziksel olarak daha kalın kalırken kapının kanal üzerindeki etkisini artırabiliyor. Benim bu sonuca yüklediğim değer, rekor küçük bir sayıdan çok, büyütülebilir bir film ile güçlü elektriksel kontrolün aynı yapıda buluşması.[1]

Üstelik çalışma inceliğin bedelini saklamıyor. Molibden disülfür dizilerinde 3 nm hafniyum oksit kullanıldığında kapı arızası olmayan cihaz oranı %90’ın üzerinde. Daha düşük eşdeğer kalınlık seçeneğinde arıza oranı artıyor. Bu, en ince seçeneğin üretim için kendiliğinden en iyi seçenek olamayacağını düşündürüyor. Başka bir olasılık, kusurların bir bölümünün büyütme ve aktarım koşulları iyileştirildiğinde azalması; veriler bütün arızaları zorunlu bir fiziksel sınır olarak ayırmıyor. Tasarım kararını belirleyecek şey, hedeflenen kapasitansı tekrarlı biçimde sağlayan sağlam cihazların oranı.[1]

Tek cihazdan küçük devreye

Ekip yalnızca güzel bir kesit görüntüsü sunmuyor. Üç transistörlü evirici ve beş transistörlü NOR kapısı 0.5 V gerilimle çalışıyor. Bu adım, ara yüzün elektriksel iyileşmesinin bir mantık işlevine kadar taşınabildiğini gösteriyor. Molibden disülfür cihazlarında 2 saatlik gerilim zorlamasında eşik kaymasının 25 mV altında kalması da bu küçük yapının kararlılığına dair ayrı bir ölçüm. Bir devrenin çalışması ile kullanım ömrünün belirlenmesi farklı sorular; bu test süresi, yıllarca çalışacak bir işlemcinin güvenilirliğine doğrudan çevrilemez.[1]

Temaslar da hesabın içinde. Molibden disülfürün gümüş bağlantıları, kapı katmanı tamamlandıktan sonra oluşturuluyor; böylece bağlantılar büyütme sırasında ısı ve kimyadan korunuyor. Buna rağmen üst kapıdan çıkarılan hareketlilik, temas ve erişim direncinden etkileniyor. Temiz ara yüz, bütün transistörün her ölçüsünü aynı yönde iyileştirmiyor. Üretime uzanan yolun bir sonraki ağırlık noktası bu nedenle tek bir kalınlık rekoru olmayacak: aynı ara yüzün daha geniş alanlarda, bağlantıları ve arıza dağılımıyla birlikte korunması gerekecek. Küçük devre bu yolun başlangıcını gösteriyor; hangi basamağın gerçekten geçildiğini ölçüler söylemeli.[1]