Японские ученые получили 1-нм полупроводниковые нанотрубки
Японская группа с участием ученых Токийского университета сообщила о получении полупроводниковых нанотрубок диаметром около 1 нм. Такие структуры рассматривают как заготовку для транзисторов следующего поколения, где обычное масштабирование кремния уже упирается в дефекты и утечки. Авторы утверждают, что одновременно подтвердили теоретические расчеты, опубликованные около 25 лет назад.
Конструкция собрана по схеме «трубка в трубке». Внешнюю оболочку исследователи сделали из нитрида бора, который работает как изолятор и одновременно удерживает форму. Внутри при нагреве формировалась трубка из дисульфида молибдена, или MoS2. Ограниченный объем заставляет атомы выстраиваться более упорядоченно, поэтому материал получается с меньшим числом дефектов, чем при травлении кремниевых структур.
Авторы связывают результат с архитектурой Gate-All-Around, или GAA, где затвор окружает канал со всех сторон. Samsung начала выпуск 3-нм чипов на GAA в 2022 году, а Intel и TSMC строят на той же идее свои техпроцессы следующего поколения. Разница в том, что индустрия пока использует кремниевые нанолисты и нанопровода, а не столь тонкие неорганические трубки.
У дисульфида молибдена есть отдельное преимущество перед углеродными нанотрубками, которые отрасль изучает больше двадцати лет. Электронные свойства углеродных трубок сильно зависят от хиральности, и малое отклонение в структуре может превратить полупроводник в проводник. Для MoS2 поведение материала считается более предсказуемым, что важнее для массового производства, чем красивый график в статье.
Следующий этап более прозаичен, чем сам результат: увеличить длину таких нанотрубок с нескольких сотен нанометров до 1 мкм и выше, а затем проверить, можно ли собирать из них рабочие приборы с приемлемым выходом годных. Это стандартный разрыв между научной публикацией и фабрикой. По оценке SEMI, мировые продажи полупроводников в 2026 году останутся выше $600 млрд, и любая технология, обещающая продолжение миниатюризации после 2 нм, быстро привлекает внимание крупных производителей.
