Дослідники використовують силу крихітних дефектів у неймовірно тонкому 2D-матеріалі, щоб одного дня створити комп’ютерні чіпи, які будуть швидшими та ефективнішими, ніж традиційні кремнієві напівпровідникові платформи
Учені знайшли спосіб створити швидші та ефективніші чипи Фото: unsplash.com
«Всі наші існуючі електронні пристрої використовують мікросхеми, виготовлені з кремнію, який є тривимірним матеріалом, — сказав Шоаїб Халід, фізик з Принстонської лабораторії досліджень плазми. — Зараз багато компаній інвестують значні кошти в мікросхеми, що складаються з двовимірних матеріалів».
Цей тип 2D-матеріалу, відомий як дихалькогенід перехідних металів (TMD), може мати товщину всього в кілька атомів. Комп’ютерні чіпи, виготовлені з цих ультратонких напівпровідників, можуть дозволити розробку менших і швидших пристроїв, оскільки вони вміщують набагато більше обчислювальної потужності на меншій площі поверхні.
Найтонші TMD мають товщину всього три атоми і розташовані як бутерброд. «Хліб» складається з атомів халькогену — елементів 16 групи періодичної системи Менделєєва, таких як кисень або сірка. Атоми перехідних металів — з 3-12 груп — складають «начинку».
Вчені досліджували, чи зможуть вони використати крихітні, розміром з атом, недосконалості, які називаються дефектами, в трохи товстіших TMD.
Цікаве по темі: Учені створили ультратонкий чип, що в рази покращує камеру смартфона
Хоча більшість атомів у TMD розташовані впорядковано, рівномірно, час від часу атом може бути відсутнім або знаходитись там, де йому не місце. Незважаючи на назву, дефекти не обов’язково є чимось поганим, кажуть вчені в дослідженні. Наприклад, деякі дефекти роблять TMD більш електропровідними.
Щоб скористатися позитивними ефектами дефектів і зменшити будь-які негативні наслідки, вченим потрібно було зрозуміти, як виникають дефекти і як вони впливають на характеристики матеріалу.
Як виявилося, додаткові атоми водню надають деяким — але не всім — матеріалам TMD невеликий негативний заряд, перетворюючи їх на напівпровідники n-типу.
Комп’ютерні мікросхеми покладаються на комбінації напівпровідників n-типу і позитивно заряджених напівпровідників p-типу.
Розуміння того, як ці дефекти впливають на продуктивність TMD, може допомогти дослідникам у створенні комп’ютерних чіпів наступного покоління, кажуть вчені. Хоча мікросхеми TMD ще не готові потрапити на полиці магазинів, компанії досліджують ультратонкі мікросхеми TMD для вирішення енергоємних операцій штучного інтелекту (ШІ).
Нагадаємо, що вчені розробили інноваційний ШІ-чип. Новий чип значно підвищує енергоефективність за допомогою нової системи матеріалів. Це повинно скоротити величезне споживання енергії ШІ шляхом імітації інтегрованих методів обробки біологічних нейронних мереж.
Ознайомтеся з іншими популярними матеріалами:
Створено ШІ-чип, який конкуруватиме з Intel: чим особливий
Чип Neuralink вживлять в мозок ще одній людині — Ілон Маск
Meta створює нове покоління ШІ-чипів: що вони робитимуть
За матеріалами: Live Science.
