Создан самый быстрый на сегодняшний день гибкий кремниевый транзистор - «Наука и технологии»

Исследователи из университета Висконсина-Мадисона (University of Wisconsin-Madison), работая совместно с коллегами из других научных учреждений, разработали простой и уникальный метод производства высокоэффективных тонкопленочных транзисторов, допускающий их массовое производство рулонными масштабами. Во время испытаний эти транзисторы показали способность работать на тактовой частоте в 38 ГГц, что уже само по себе является рекордом. А данные математического моделирования показывают, что такие транзисторы способны работать и на еще более высоких частотах вплоть до 110 ГГц, что позволит создать на их базе высокоскоростные процессоры, по сравнению с которыми наши нынешние процессоры будут выглядеть как древние калькуляторы.

Использованный метод нанопроизводства буквально "переворачивает с ног на голову" существующие технологии литографии, в которых используется свет и различные химикаты для нанесения на поверхность основания элементов структуры гибких транзисторов. Новый метод позволяет избежать ряда ограничений, связанных с дифракцией света, которая, в свою очередь, снижает точность технологии производства, приводит к возникновению замыканий между элементами и требует проведения процесса производства в несколько этапов.

Для создания структуры гибкого транзистора из монокристаллического кремния на основании из гибкого полиэтилентерефталата (polyethylene terephthalate, PET) исследователи использовали так называемую технологию нанопечатной литографии. Обычно при таком методе в определенных точках слоя полупроводникового материала наносятся "точки" из материалов-добавок, которые изменяют свойства, такие, как удельная электропроводность, основного материала. Однако исследователи применили нетрадиционный подход, они полностью покрыли единственный слой монокристаллического кремния материалом-допантом.

Затем на полученный слой был нанесен слой светочувствительного материала, так называемого фоторезиста. При помощи сфокусированного луча электронов на этом слое фоторезиста были нарисованы элементы структуры транзистора, размерами около 10 нанометров. "Засвеченный" электронами фоторезист был обработан соответствующим образом, после чего исследователи использовали технологию "сухого" травления, которая оставила на основании только элементы структуры будущего транзистора. Затем при помощи других методов была создана область канала и затвора, и транзистор приобрел свой законченный вид.

Высокая точность изготовления элементов структуры таких транзисторов определяет их высокое быстродействие, высокую эффективность и повторяемость параметров отдельных транзисторов при массовом производстве. Поскольку метод электронно-лучевой литографии позволяет "нарезать" элементы очень маленьких габаритов, то новый способ позволит "упаковать" большее количество транзисторов на единицу площади поверхности, нежели количество транзисторов на поверхности даже самых современных микропроцессоров.

"Разработанная нами технология нанопечатной литографии ориентирована в первую очередь на производство гибкой электроники" - пишут исследователи, - "Существующие современные технологии подходят для такого не очень хорошо, уж слишком малую точность они обеспечивают. Кроме того, что наша новая технология позволит изготавливать практически идентичные по параметрам полупроводниковые устройства крупными рулонными партиями, а характеристики этих устройств в некоторых случаях значительно превосходят характеристики подобных устройств, изготовленных традиционным способом".