Учёные из Университета Уорика и Национального исследовательского совета Канады создали материал, способный совершить революцию в микроэлектронике. Согласно исследованию, опубликованному в журнале Materials Today, специалистам удалось зафиксировать рекордную подвижность дырок в сжатом слое германия, выращенном на кремниевой подложке, пишет КТРК.
Германий, применявшийся ещё в первых транзисторах 1950-х годов, снова стал объектом интереса благодаря своей высокой проводимости и способности выдерживать большие токи. Новый материал сочетает рекордную скорость переноса заряда с совместимостью традиционных кремниевых технологий, что делает его особенно ценным для массового производства современных микрочипов.
Возрождение германия в эпоху квантовых технологий
Современные полупроводники из кремния достигли своих физических пределов. Чем компактнее становятся чипы, тем сильнее они нагреваются и теряют эффективность. Германий способен решить эту проблему, обеспечивая более высокую подвижность носителей заряда и снижая энергопотребление.
Именно поэтому исследователи вновь обратились к материалу, который в прошлом уступил место кремнию. Сегодня германий рассматривается как ключ к созданию нового поколения квантовых и классических вычислительных систем, объединяющих скорость и энергоэффективность.
Как создавался рекордный материал
Для достижения результата учёные применили технику эпитаксиального роста нанометрового слоя германия на кремниевой подложке, подвергнув его контролируемому сжатию. В результате был создан идеально чистый кристалл, практически не препятствующий движению электрического заряда.
«Наш новый квантовый материал германий-на-кремнии сочетает мировую рекордную подвижность с промышленной масштабируемостью — это ключевой шаг к созданию практических квантовых и классических интегральных схем», — заявил доктор Максим Миронов, руководитель группы исследований полупроводников Университета Уорика.
Материал продемонстрировал рекордную подвижность дырок — 7,15 миллиона см² на вольт-секунду, что в десятки раз превышает показатели промышленного кремния. Это открывает путь к созданию микросхем, способных работать быстрее при меньших энергетических затратах.
Новый стандарт для электроники будущего
Исследователи подчёркивают, что достижение задаёт новый ориентир для всей индустрии. Полученный материал может стать основой для квантовых процессоров, элементов искусственного интеллекта и вычислительных центров с минимальными требованиями к охлаждению.
«Это создаёт новый стандарт для переноса заряда в полупроводниках четвёртой группы. Наши результаты открывают путь к более быстрым и энергоэффективным электронным и квантовым устройствам, полностью совместимым с существующей кремниевой технологией», — отметил Сергей Студеникин из Национального исследовательского совета Канады.
Возможности применения и перспективы
Созданный материал может использоваться в производстве квантовых контроллеров, криогенных систем, AI-процессоров и энергоэффективных компонентов для дата-центров. Разработка открывает перспективу создания микросхем, где высокая скорость и минимальное энергопотребление сочетаются с промышленной масштабируемостью.
Таким образом, германий, некогда отодвинутый на второй план, вновь становится ключевым элементом технологического прогресса. Он способен изменить баланс сил в полупроводниковой индустрии и задать новое направление для будущих электронных систем.
Напомним, ранее мы писали про то, что, учёные обнаружили новый участок активных мутаций в человеческом геноме.
