Исследователи создали сверхтонкий проводник, который изменит будущее электроники

Новые материалы для проводника превосходят медь по функционалу, это позволит создавать более мощные чипы, которые будут меньше нагреваться.
Asir Khan / Eric Pop

Исследователи из Стэнфордского Университета разработали сверхтонкий проводник из фосфида ниобия, который может изменить подход к наноэлектронике. Этот материал обещает заменить медь в проводниках, повысив энергоэффективность и производительность электронных устройств. Результаты опубликованы в журнале Science.

Проблема традиционных металлов

Обычные материалы, такие как медь, теряют проводимость в ультратонких слоях из-за рассеяния электронов на поверхности. Это явление ограничивает их использование в наноэлектронике, где необходимы соединения толщиной менее 50 нм. Однако фосфид ниобия — топологический полуметалл — сохраняет проводимость даже в слоях толщиной менее 5 нм. Его уникальная структура позволяет электронам легче проходить по поверхности материала, что значительно снижает потери энергии. Это особенно важно для центров обработки данных, требующих минимизации энергозатрат и тепловыделения.

Фото: Il-Kwon Oh / Asir Khan
Пленка фосфида ниобия толщиной в несколько атомов проводит электричество лучше за счет своей поверхности, благодаря чему материал становится отличным проводником

«Мы устраняем фундаментальное узкое место в традиционных материалах. Наши проводники из фосфида ниобия демонстрируют, что передача быстрых и эффективных сигналов по ультратонким проводам возможна, а это критически важно для будущей электроники», — добавил ведущий автор исследования Асир Интисар Хан.

Ключевое преимущество нового материала — его совместимость с существующими технологиями производства чипов. Для изготовления пленок из фосфида ниобия не требуется создание идеальных кристаллических структур, как в случае других топологических материалов. Процесс возможен при температурах до 400 °C, что снижает стоимость производства и упрощает внедрение технологии.

В испытаниях фосфид ниобия продемонстрировал лучшие характеристики, чем медь, для слоев менее 5 нм. Это открывает путь к созданию ультратонких соединений, которые становятся необходимостью в современной электронике.

Исследователи добавили, что открытие фосфида ниобия может значительно повлиять на всю отрасль электроники в ближайшие годы.