Растяжимость физических законов, ограничивающих миниатюризацию транзисторов пределом в 5 нм, продемонстрировали инженеры и физики Национальной Лаборатории Беркли (Berkeley Lab). Команда под руководством Али Джави (Ali Javey), включающая представителей Стэнфорда и Техасского университета в Далласе, продемонстрировала транзистор с функционирующим затвором, размер которого составляет всего 1 нм.

«Длина затвора считается характерным размером для транзистора, — сообщил Джави, профессор Калифорнийского университета Беркли и главный исследователь программы Electronic Materials отдела материаловедения Berkeley Lab. — Мы показали, что применение подходящих материалов открывает много возможностей для дальнейшей миниатюризации электроники».

Как рассказывается в статье, опубликованной сегодня в журнале Science, ключевым для успеха эксперимента стал отказ от кремния и выбор дисульфида молибдена. Это вещество, используемое для смазки механизмов, является частью семейства 2D-материалов, с которыми связывают большие надежды применения в светодиодах, лазерах, солнечных элементах и наноэлектронике.

Как и кремний, MoS2 имеет кристаллическую структуру решетки, но электроны в нем тяжелее, а значит лучше удерживаются от туннелирования в сток через энергетический барьер затвора. Кроме того, дисульфид молибдена образует листы атомарной толщины (примерно 0,65 нм) с низким значением диэлектрической проницаемости. В сочетании с большой массой электрона эти качества позволили авторам сохранить контроль за током через транзистор при уменьшении длины затвора до 1 нм.

Для того чтобы изготовить опытный образец своего транзистора ученым пришлось искать обходные пути, так как литографические методы нестабильны на таких уровнях детализации. В итоге, были использованы углеродные нанотрубки (CNT), внутренний диаметр которых составлял 1 нм.

Электрические измерения подтвердили, что транзистор на основе дисульфида молибдена с нанометровым затвором из CNT позволяет эффективно управлять потоком электронов. По словам профессора Джави, «закон Мура сможет продержаться немного дольше с надлежащим выбором полупроводниковых материалов и архитектуры устройств».