Till skillnad från andra material med elektroner som sprids i många riktningar (längst ner till vänster), elektronerna i 2D -antimon (uppe till vänster) kan fås att flytta ihop på ett ordnat sätt, ger den hög laddningsrörlighet och gör materialet till en effektiv halvledare. Upphovsman:Cockrell School of Engineering, University of Texas i Austin
Allt är inte större i Texas - vissa saker är verkligen, riktigt liten. En grupp ingenjörer vid University of Texas i Austin kan ha hittat ett nytt material för tillverkning av ännu mindre datorchips som kan ersätta kisel och hjälpa till att övervinna en av de största utmaningarna för teknikindustrin på decennier:det oundvikliga slutet på Moores lag.
År 1965, Gordon Moore, grundare av Intel, förutspådde att antalet transistorer som kunde passa på ett datorchip skulle fördubblas vartannat år, medan kostnaden för datorer skulle halveras. Nästan ett kvartssekel senare och Moores lag fortsätter att vara förvånansvärt korrekt. Förutom ett fel.
Kisel har använts i de flesta elektroniska enheter på grund av dess breda tillgänglighet och idealiska halvledaregenskaper. Men chips har krympt så mycket att kisel inte längre kan bära fler transistorer. Så, ingenjörer tror att Moores lagens tid kan komma att ta slut, åtminstone för kisel. Det finns helt enkelt inte tillräckligt med utrymme på befintliga marker för att fortsätta fördubbla antalet transistorer.
Forskare vid Cockrell School of Engineering letar efter andra material med halvledande egenskaper som kan ligga till grund för ett alternativt chip. Yuanyue Liu, en biträdande professor vid Walker Department of Mechanical Engineering och medlem i UT:s Texas Materials Institute, kan ha hittat det materialet.
I ett papper publicerat i Journal of the American Chemical Society , Liu och hans team, postdoktor Long Cheng och doktorand Chenmu Zhang, beskriva deras upptäckt att, i sin 2-D-form, det kemiska elementet antimon kan fungera som ett lämpligt alternativ till kisel.
Antimon är en halvmetall som redan används inom elektronik för vissa halvledare, såsom infraröda detektorer. Som material, den är bara ett par atomlager tjock och har en hög laddningsrörlighet - hastigheten en laddning rör sig genom ett material när den dras av ett elektriskt fält. Antimons laddningsrörlighet är mycket högre än andra halvledare med liknande storlek, inklusive kisel. Denna fastighet gör det lovande som byggsten för elektronik efter kisel.
Liu har bara visat sin potential genom teoretiska beräkningsmetoder men är övertygad om att den kan uppvisa samma egenskaper när den testas med fysiska antimonprover, vilket är lagets nästa steg. Men fynden har ännu större betydelse än att helt enkelt identifiera en potentiell ersättare för kisel i loppet för att bibehålla Moores lag i framtiden.
"Mer viktigt, vi har avslöjat det fysiska ursprunget till varför antimon har hög rörlighet, "Liu sa." Dessa fynd kan användas för att eventuellt upptäcka ännu bättre material. "