První tranzistory z jednoatomové struktury křemíku

Současné tranzistory jsou i v rámci nejpokročilejší 14nm technologie výroby stále tvořené obrovským množstvím atomů. Vědcům se ale poprvé podařilo vyrobit tranzistory s tloušťkou jednoho atomu.

Pro výkonnější, menší, úspornější a především efektivnější čipy je nutné neustále zmenšovat množství hmoty, která tvoří jeden logický prvek. V případě současných čipů jde o tranzistor. S jednoatomovým tranzistorem si vědci už nějakou dobu hrají, už jsme vás informovali o tom, že tranzistor o velikosti jednoho atomu se již podařilo vyrobit, ale pomocí fosforu při teplotě -234 °C s řádkovacím tunelovým mikroskopem.

Nyní se ale vědcům podařilo vyrobit trochu jinou konstrukci, která vypadá mnohem blíže reálnému nasazení.

Křemíková konstrukce podobná grafenu

Vědcům z univerzity v Texasu se podařilo vyrobit dvourozměrné uspořádání atomů křemíku, které je podobné jako u grafen. Přesné označení takové struktury je Silicen a má velmi zajímavé vlastnosti, ostatně stejně jako grafen. Tloušťka vrstvy je pouze jeden atom, jedná se tak o nejtenčí materiál vyrobený z křemíku a zároveň o nejtenčí polovodič.

Klepněte pro větší obrázek
Strukturu silicenu z křemíkových atomů (Zdroj: Nature)

Dvourozměrná struktura má výjimečné elektrické vlastnosti a doposud bylo poměrně složité takovou formu křemíku vyrobit a jednalo se tak spíše o teoretický materiál. Silicen je totiž velmi nestabilní při reakci se vzduchem, což komplikuje i jakoukoli manipulaci.

Klepněte pro větší obrázek
Snímek nanostruktury silicenu v detailu (Zdroj: Nature)

Tým vědců ale vytvořil nový způsob, jak silicen efektivně vytvořit a zajistit stabilitu i při pokojové teplotě. Nový způsob efektivní výroby zajišťuje minimální výskyt vzduchu.

Klepněte pro větší obrázek
Výroba silicenového tranzistoru (Zdroj: Nature)

Uvnitř vakuové komory horká pára z atomů křemíku zkondenzuje na krystalickém bloku stříbra a vytvoří tak jednoatomovou vrstvu (silicen) na tenké vrstvě stříbra. Jako další ochrana z opačné strany slouží nanometrová vrstva hliníku. Díky tomuto zapouzdření je možné odstranit vrstvu stříbra a část ponechat na krajích jako kovové vodiče. Výsledkem výroby je tak pás silicenu s elektrodami na obou krajích.

Zvítězí silicen nad grafenem?

K výrobě současných čipů se používá křemík, jehož výrobu máme už velmi vychytanou a efektivní, přičemž nedostatek křemíku rozhodně nehrozí. V průběhu let se objevila řada kandidátů z řad jiných chemických prvků, které mají za cíl v budoucnu nahradit křemík – ať už jde o germanium nebo grafen. V obou případech je ale kromě samotné výroby čipu také nutné vyrobit a optimalizovat celý výrobní proces samotného materiálu.

Klepněte pro větší obrázek
Vyrobená forma tranzistoru (Zdroj: Nature)

Silicen ale nabízí podobně „zázračné“ elektrické vlastnosti jako třeba grafen (Quantum spin Hall effect), ale jde o křemík. Silicen má oproti grafenu i řadu výhod. Je například mnohem více chemicky reaktivní, což se hodí u případné hromadné výroby. Umožňuje také proměnný band gap (energetický rozsah, kde se nemohou vyskytovat elektrony), který lze nastavit různě pro různou elektroniku – současné FET tranzistory mají band gap 0,4eV, zatímco u silicenu lze dosáhnout až na 0,1eV.

Otázkou tak je, zda s efektivní a hlavně levnou výrobou tranzistorů ze silicenu nakonec nezvítězí opět křemík. Určitě by to zjednodušilo a zrychlilo nasazení do hromadné výroby čipů, i když o tom nemůžeme uvažovat v nejbližších letech, spíše až v po roce 2020.

Diskuze (16) Další článek: Zprávy Živě: Office zdarma na Windows Storu

Témata článku: Technologie, Hardware, Tranzistory, Struktura, Nature, Germanium, Současný čip, Křemík, Elektron, Spin, Str, První tranzistor, Pára, Band, Jed, Výjimečná vlastnost, Tranzistor, Chemická struktura, NNA, F1, Mikroskopy


Určitě si přečtěte

Pozor na tyto doplňky pro Chrome a Edge. Mohou obsahovat malware, varuje Avast
Jakub Čížek
MalwareProhlížeče
Fedora 33 prostě funguje. Linux si zaslouží dobýt laptop, je to ale asi opět marné

Fedora 33 prostě funguje. Linux si zaslouží dobýt laptop, je to ale asi opět marné

** Desktopový Linux funguje a vypadá stále lépe ** Fedora 33 není výjimkou ** Ve stínu Windows a macOS tu vyrostly skvělé alternativy

Jakub Čížek | 168

Jakub Čížek
FedoraOperační systémyLinux
Bankovní identita bude jednotná. K České spořitelně, ČSOB a KB se připojí menší banky
Lukáš Václavík
Portál občanaBankaeGovernment
Google není jen vyhledávač: 15 užitečných funkcí, o kterých možná ani nevíte

Google není jen vyhledávač: 15 užitečných funkcí, o kterých možná ani nevíte

** Google umí kromě vyhledávání i spoustu dalších věcí ** Vybrali jsme více než 15 užitečných funkcí a schopností ** Stačí zadat do vyhledávače ta správná klíčová slova

Karel Kilián | 22

Karel Kilián
TipyVyhledávačeGoogle
Týden Živě: On fakt dnes ještě někdo stahuje filmy z Ulož.to?

Týden Živě: On fakt dnes ještě někdo stahuje filmy z Ulož.to?

** Kauza Ulož.to a proč my dva už (moc) newarezíme ** Windows 10X existují, ale nabízí se otázka proč ** Nissan ukázal vizi kanceláře v podobě karavanu

Jakub Čížek, Vladislav Kluska | 152

Jakub ČížekVladislav Kluska
Týden ŽivěVideo
Nejlepší notebooky do 20 000 Kč. Tipy, co se dnes vyplatí koupit

Nejlepší notebooky do 20 000 Kč. Tipy, co se dnes vyplatí koupit

** S cenou do 20 tisíc lze vybrat solidní notebook na práci i hry ** Přenosné notebooky nabídnou i kovová těla a rychlý hardware ** Možná největší problém je nedostupnost, nejžádanější kusy jsou vyprodané

David Polesný | 36

David Polesný
VánoceNotebooky
Microsoft pořád myslí i na odpůrce předplatného. Letos vydá Office 2021
Lukáš Václavík
Microsoft OfficeMicrosoft

Aktuální číslo časopisu Computer

Megatest rychlých Wi-Fi 6 routerů

Jak ztišit počítač

Velký test mATX skříní