Наши компьютеры и смартфоны загружены миллионами крошечных транзисторов. Скорость обработки данных в этих устройствах со временем резко возросла, поскольку количество транзисторов, которые могут уместиться на одном компьютерном чипе, продолжает расти. Согласно закону Мура, количество транзисторов на микросхему будет удваиваться примерно каждые 2 года, и в этой области, похоже, этого не происходит. Чтобы поддерживать этот темп стремительных инноваций, производители компьютеров постоянно ищут новые методы, позволяющие сделать каждый транзистор еще меньше.
Современные микропроцессоры изготавливаются путем добавления схем на плоские кремниевые пластины. Новым способом втиснуть больше транзисторов в одно и то же пространство является изготовление 3D-структур. Полевые транзисторы с плавниковым эффектом (FET) названы так потому, что они имеют кремниевые структуры, напоминающие оребрение, которые выходят в воздух за пределы поверхности кристалла.
Однако для этого нового метода требуется кристалл кремния с идеально плоской верхней и боковыми поверхностями, а не только верхняя поверхность, как в современных устройствах. Разработка микросхем следующего поколения потребует новых знаний об атомных структурах боковых поверхностей.
Теперь исследователи из Университета Осаки и Института науки и технологий Нара сообщают, что они впервые использовали СТМ для изображения боковой поверхности кристалла кремния. СТМ — это мощный метод, который позволяет видеть расположение отдельных атомов кремния. Если провести острый наконечник очень близко к образцу, электроны могут перепрыгнуть через зазор и создать электрический ток. Микроскоп контролировал этот ток и определял расположение атомов в образце.
«Наше исследование — большой первый шаг к оценке транзисторов с атомарным разрешением, которые имеют трехмерную форму», — говорит соавтор исследования Азуса Хаттори.Чтобы сделать боковые поверхности как можно более гладкими, исследователи сначала обработали кристаллы с помощью процесса, называемого реактивным ионным травлением.
Соавтор Хидеказу Танака говорит: «Наша способность напрямую смотреть на боковые поверхности с помощью СТМ доказывает, что мы можем создавать искусственные трехмерные структуры с почти идеальным атомным порядком поверхности».