Marie Rousseau Des chercheurs de l’Université Monash ont démontré une nouvelle façon contre-intuitive de protéger l’électronique atomiquement mince – en ajoutant des vibrations, pour réduire les vibrations.
En “pressant” une fine gouttelette de gallium liquide. l’oxyde de gallium.
Cet oxyde est remarquablement mince, moins de 100 atomes, mais couvre des échelles centimétriques, ce qui le rend potentiellement relevant à la fabrication industrielle à grande échelle. Les transistors frontières “2nm” actuels d’IBM utilisent des grilles d’épaisseur similaire, proche de 10nm (140 atomes).
“Le transfert mécanique de ces nanofeuilles de grande area est assez nouveau”, déclare l’auteur principal Matthew Gebert.
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mais aussi as well as tard, lors du traitement et de la fabrication ultérieurs”, déclare le co-auteur Semonti Bhattacharyya.
L’amélioration des performances de l’oxyde de gallium est owing en partie aux propriétés diélectriques à K élevé du matériau, un élément clé dans la longue marche vers la miniaturisation des dispositifs et la réduction du gaspillage d’énergie.
L’oxyde de gallium protecteur donne également un résultat surprenant.
“C’est surprenant vehicle nous ajoutons en fait des vibrations supplémentaires, pour réduire les vibrations totales”, déclare Matt.
Defense contre un environnement nuisible
L’équipe Monash du ARC Middle of Excellence in Foreseeable future Small-Electricity Electronics Technologies (FLEET) a utilisé une nouvelle technique d’impression au métal liquide pour créer du verre à l’oxyde de gallium (Ga2O3). Cette méthode a été conçue par les collaborateurs de FLEET au RMIT.
Le movie de verre qui se forme à la area des gouttelettes de gallium métal liquide est additionally de 5 000 fois in addition fin qu’un cheveu humain, mais peut être « imprimé » de manière fiable à partir de la area du métal liquide pour previous des couches carries on uniformes sur des zones centimétriques.
La méthode d’impression en couches empêche les dommages de croissance, tandis que la couche transférée est une bonne barrière pour un traitement ultérieur.
mais peut également améliorer les performances en raison de ses qualités diélectriques High-K. car la croissance de ces matériaux implique souvent le bombardement d’atomes hautement énergétiques.
explique Matthew Gebert), elle est fondamentalement différente des méthodes de dépôt alternate options (telles que le dépôt de couche atomique.
Parce que le gallium métal est liquide proche de la température ambiante (30o C), ce procédé présente de nombreux avantages pour une adoption industrielle. En fait, l’oxyde de gallium peut être utilisé comme couche tampon avant un traitement ultérieur à l’aide de ces autres méthodes.
tandis que les zones recouvertes d’oxyde de gallium ont conservé leurs qualités.
Les couches dielectriques et leur worth en calcul
Les matériaux électriquement isolants (diélectriques) sont particulièrement importants dans la fonction des transistors, les “commutateurs” microscopiques au cœur de l’électronique et de l’informatique. Ces matériaux diélectriques permettent à un transistor de s’allumer ou de s’éteindre sans fuite de courant, ce qui vous permet à son tour d’utiliser votre téléphone/Personal computer.
Pour “commuter” un transistor, les électrons s’accumulent à travers le matériau diélectrique pour créer une pressure et influencer le dispositif. Cependant, des diélectriques furthermore minces laissent passer du courant. Les diélectriques à K élevé sont importants motor vehicle ils augmentent l’efficacité du commutateur, permettant une réduction des fuites de courant et par conséquent du gaspillage d’énergie.
Cependant, même les dispositifs diélectriques à K élevé ne sont pas insensibles à la taille. Au fur et à mesure que les matériaux électroniques deviennent moreover petits et furthermore minces alors que nous progressons sans relâche vers l’entassement de additionally de transistors (pour obéir à la loi de Moore), les matériaux deviennent fortement influencés par les surfaces des matériaux voisins, ce qui entraîne souvent une baisse des performances.
L’un de ces phénomènes dégradants qui se produisent au niveau des surfaces est la vibration des matériaux.
Vibrations et avantages de l’oxyde de gallium
Les vibrations des matériaux dues à la chaleur, qui provoquent une résistance électrique dans les matériaux. Ces vibrations (phonons) font osciller les atomes d’un solide, et les électrons en circulation rebondissent sur ces oscillations et changent de route, ce qui entraîne une résistance électrique.
Cependant.
Lorsque les températures augmentent, davantage de phonons sont excités, augmentant la résistance en diffusant des électrons.
“Vous pouvez considérer ce scénario comme une clôture”, explique Matt Gebert, doctorant à l’Université Monash/FLEET.
Un voisin peut avoir un environnement propre de son côté de la clôture (un bon isolant, avec peu de phonons ) mais l’autre voisin a peut-être un jardin envahi qui endommage la clôture (un mauvais isolant avec de forts phonons)…”
« Donc, au last. peut-être même ne forme-t-elle additionally une clôture complète (circuit électronique) ! »
Pour étudier les qualités protectrices de l’oxyde de gallium.
c’est-à-dire qu’une mobilité électronique élevée (une propriété très utile d’un transistor) est préservée.
“Étonnamment. explique Matt.
(Cela est vrai dans une plage cible de températures, qui est légèrement inférieure à la température ambiante.)
“C’est contre-intuitif, car en ajoutant ce matériau, vous introduisez des phonons supplémentaires. Vous pourriez donc penser : additionally il y a de phonons, as well as on s’attend à ce que la résistance soit élevée ! ”
Cependant, ces résultats sont en accord avec les théories existantes des phonons dans les isolants. Ga2O3 héberge des phonons puissants.
Pour aider encore la condition, les phonons forts Ga2O3 sont des modes qui nécessitent une énergie élevée pour se peupler. En conséquence.
DE NOUVELLES VOIES POUR LA Overall performance DES DISPOSITIFS.
Cette stratégie, visant à réduire la teneur globale en phonons, est démontrée pour la première fois et pourrait être utilisée pour identifier des matériaux hybrides additionally performants à température ambiante pour l’électronique 2D.
Un matériau diélectrique similaire avec des modes phonons à additionally haute énergie que Ga2O3 pourrait bien s’associer aux systems de silicium existantes, qui sont actuellement poussées à leurs limites à l’échelle quantique.
Le processus d’impression tactile des échelles de Ga2O3 sur de grandes surfaces à l’échelle de la plaquette est très automatisable et a montré une bonne reproductibilité, ce qui indique son intérêt pour l’adoption par l’industrie.
Le gallium métal.
