Габариты транзистора во многом зависят от размеров затвора, базового элемента цифровой схемы. Ранее ученым уже удавалось снизить длину затвора до одного нанометра. Команда специалистов из Китая пошла дальше и установила новый рекорд, который будет трудно побить — 0,34 нм. Возможно, он станет последним технологическим достижением в рамках закона Мура.

Транзисторы состоят из нескольких основных компонентов: истока, стока, канала и затвора. Электрический ток движется из истока по каналу, проходит затвор и попадает в сток. Затвор включает или отключает ток в зависимости от приложенного напряжения.

В 2016, когда ученым удалось уменьшить затвор до 1 нм, они использовали углеродные нанотрубки и дисульфид молибдена вместо обычного кремния. Хотя кремний лучший полупроводник, когда длина затвора меньше 5 нм, электроны начинают просачиваться сквозь них. Свойства дисульфида молибдена препятствуют этому.

Поэтому специалисты из Университета Цинхуа в Шанхае тоже выбрали дисульфид молибдена в качества материала для канала и затвора прототипа, сообщает Singularity Hub. Но вместо углеродных нанотрубок диаметром 1 нм они решили найти кое-что поменьше — графен, материал толщиной в один атом углерода, из которого сделаны нанотрубки. Среди его многочисленных любопытных свойств отличная проводимость.

В основе нового устройства кремний, на который методом химического осаждения из паровой фазы нанесен слой графена, поверх которого — слой оксида алюминия. Диоксид кремния и оскид алюминия действуют как изоляторы. Затем ученые протравили в слоеном материале ступеньку, обнажив в процессе лист графена в вертикальной стенке, получив затвор толщиной в один атом. И, наконец, они нанесли слой оксида гафния, чтобы добавить пространства между затвором и каналом, а также слой дисульфида молибдена для формирования канала. После чего они установили два металлических электрода для истока и стока.

Важное преимущество новой технологии — помимо размера — отсутствие необходимости точного расположения графена для работы затвора. Это одна из главных трудностей в использовании углеродных нанотрубок.