Allt mindre och allt mer kompakt - detta är i vilken riktning datorchips utvecklas, drivs av industrin. Det är därför som så kallade 2-D-material anses vara det stora hoppet:de är så tunna som ett material kan vara, i extrema fall består de av endast ett enda lager av atomer. Detta gör det möjligt att producera nya elektroniska komponenter med små dimensioner, hög hastighet och optimal effektivitet.

Dock, Det finns ett problem:elektroniska komponenter består alltid av mer än ett material. 2-D-material kan endast användas effektivt om de kan kombineras med lämpliga materialsystem-t.ex. speciella isoleringskristaller. Om detta inte beaktas, fördelen som 2-D-material ska erbjuda upphävs. Ett team från fakulteten för elektroteknik vid TU Wien (Wien) presenterar nu dessa resultat i tidskriften Naturkommunikation .

Att nå slutet av raden på atomvågen

"Halvledarindustrin idag är mestadels baserad på kisel och kiseloxid, "säger professor Tibor Grasser från Institute of Microelectronics vid TU Wien." Detta är material med mycket bra elektroniska egenskaper. Under en lång tid, allt tunnare lager av dessa material användes för att miniatyrisera elektroniska komponenter. Detta fungerade bra länge - men någon gång når vi en naturlig gräns. "

När kiselskiktet bara är några nanometer tjockt, så att den bara består av några atomlager, då försämras de elektroniska egenskaperna hos materialet mycket markant. "Ytan på ett material beter sig annorlunda än huvuddelen av materialet - och om hela föremålet praktiskt taget bara består av ytor och inte längre har någon bulk alls, det kan ha helt andra materialegenskaper. "

Därför, man måste byta till andra material för att skapa ultratunna elektroniska komponenter. Och det är här de så kallade 2-D-materialen spelar in:de kombinerar utmärkta elektroniska egenskaper med minimal tjocklek.

Tunna lager behöver tunna isolatorer

"Som det visar sig, dock, dessa 2-D-material är bara den första halvan av historien, "säger Tibor Grasser." Materialen måste placeras på lämpligt underlag, och ett isolatorskikt behövs också ovanpå det - och denna isolator måste också vara extremt tunn och av extremt bra kvalitet, annars har du inte tjänat något på 2-D-materialen. Det är som att köra en Ferrari på lerig mark och undra varför du inte sätter ett hastighetsrekord. "

Ett team vid TU Wien kring Tibor Grasser och Yury Illarionov har därför analyserat hur man löser detta problem. "Kiseldioxid, som normalt används inom industrin som isolator, är inte lämplig i detta fall, "säger Tibor Grasser." Den har en mycket oordnad yta och många fria, omättade bindningar som stör de elektroniska egenskaperna i 2-D-materialet. "

Det är bättre att leta efter en välordnad struktur:Teamet har redan uppnått utmärkta resultat med fluorider-en speciell klass av kristaller. En transistorprototyp med en kalciumfluoridisolator har redan gett övertygande data, och andra material analyseras fortfarande.

"Nya 2-D-material upptäcks för närvarande. Det är trevligt, men med våra resultat vill vi visa att detta inte ensam är tillräckligt, "säger Tibor Grasser." Dessa nya halvledande 2-D-material måste också kombineras med nya typer av isolatorer. Först då kan vi verkligen lyckas producera en ny generation effektiva och kraftfulla elektroniska komponenter i miniatyrformat. "