Південнокорейські p-типу перовскітні транзистори досягли значного прогресу, можуть використовуватися для обчислень ШІ DRAM.

Південнокорейська дослідницька група досягла прориву в галузі напівпровідників, успішно розробивши p-тип перовскітних транзисторів зі значно підвищеною продуктивністю та стабільністю, що може вирішити ключову проблему, яка довгий час стримувала створення високопродуктивних та енергоефективних мікросхем, а також відкрити новий шлях для наступного покоління запам’ятовувальних пристроїв, зокрема вертикально укладених DRAM для ШІ-обчислень.

Як повідомляє південнокорейська газета The Herald у четвер, дослідницька група професора Пхоханського університету науки і технології (POSTECH) Но Йон-юна оголосила, що розроблений ними p-тип перовскітний транзистор на основі плівки цезій-олово-йод (CsSnI₃) має рухливість дірок понад 50 см²/В·с та співвідношення струмів увімкнення/вимкнення понад 100 мільйонів (10⁸), що є найвищим показником у світі для p-тип перовскітних транзисторів. Результати дослідження опубліковані в престижному міжнародному науковому журналі Nature.

Ключовий прорив дослідження полягає у вирішенні давньої проблеми стабільності на повітрі напівпровідників на основі олов’яних перовскітів — новий пристрій стабільно працює на повітрі понад 4 години та зберігає початкові характеристики за умов прискореного старіння при 100°C понад місяць, тоді як попередні аналоги виходили з ладу за кілька хвилин на повітрі.

Дослідницька група зазначила, що цей результат прискорить практичне застосування p-тип перовскітних тонкоплівкових транзисторів в інтегральних схемах, що має велике значення для вертикально укладених DRAM для ШІ-обчислень, схем керування дисплеями нового покоління та носимих пристроїв.

p-тип транзистори: одна з "десяти майбутніх складних проблем" у напівпровідниковій галузі

Транзистори є базовими будівельними блоками мікросхем; вони поділяються на n-тип (що передають електрони) та p-тип (що передають дірки — вакансії, утворені після відходження електронів). Для досягнення високопродуктивних та енергоефективних напівпровідників необхідно збалансувати продуктивність обох типів транзисторів. Однак підвищення характеристик p-тип транзисторів завжди було надзвичайно складним завданням, і Міністерство науки та ІКТ Південної Кореї назвало це однією з "десяти майбутніх складних проблем у напівпровідниковій галузі".

Олов’яні перовскітні матеріали, які добре проводять дірки і за продуктивністю можна порівняти з існуючими оксидними напівпровідниками, довго вважалися кандидатами для вирішення цієї проблеми. Однак їхнім найбільшим недоліком є надзвичайна чутливість до повітря: нереаговані іони олова (Sn²⁺), що залишаються на поверхні матеріалу, швидко окиснюються при контакті з повітрям, утворюючи велику кількість дефектів, які перешкоджають проходженню заряду, що призводить до різкого падіння напівпровідникових характеристик.

Стратегія "летючої поверхневої реконструкції" вирішує проблему стабільності

Команда Но Йон-юна запропонувала рішення під назвою "летюча поверхнева реконструкція".

Після обробки поверхні напівпровідника CsSnI₃ ацетатом калію (KAc) нереаговані іони олова, які раніше спричиняли погіршення характеристик, перетворюються на летючу сполуку — ацетат олова (Sn(Ac)₂), яка природним чином випаровується в повітря. Після відходження іонів олова на місці спонтанно утворюється йодид калію (KI), формуючи "самозахисний шар", який оберігає напівпровідник від впливу зовнішнього середовища.

Цей процес значно знизив порогову напругу пристрою, забезпечивши рухливість дірок понад 50 см²/В·с і співвідношення струмів увімкнення/вимкнення понад 10⁸. Щодо стабільності, новий пристрій безперервно працює на повітрі понад 4 години, а за умов прискореного старіння при 100°C зберігає початкові характеристики понад місяць, що є якісним стрибком у порівнянні з попередніми аналогами.

Перспективи застосування: ШІ-пам’ять, драйвери дисплеїв та носимі пристрої

Професор Но Йон-юн зазначив, що це перший у світі випадок публікації результатів роботи над p-тип перовскітними тонкоплівковими транзисторами у Nature, що стало можливим завдяки постійній підтримці компанії Samsung Display та Міністерства науки та ІКТ Південної Кореї протягом шести років.

Він підкреслив, що це дослідження вирішує давню проблему низької стабільності олов’яних перовскітних напівпровідників, що сприятиме встановленню довготривалої стабільності p-тип перовскітних тонкоплівкових транзисторів та їхньому впровадженню в інтегральні схеми. Щодо напрямків застосування, ця технологія може стати важливою основою для ключових технологій майбутньої електронної промисловості, таких як вертикально укладені DRAM для ШІ-обчислень, схеми керування дисплеями нового покоління, носимі пристрої та високоінтегровані напівпровідникові пристрої.

Попередження про ризики та відмова від відповідальності

        На ринку існує ризик, інвестиції повинні бути обережними. Ця стаття не є індивідуальною інвестиційною порадою та не враховує конкретні інвестиційні цілі, фінансовий стан або потреби окремих користувачів. Користувачі повинні враховувати, чи відповідають будь-які думки, погляди чи висновки, викладені в цій статті, їхнім конкретним обставинам. Інвестиції на основі цього матеріалу здійснюються на власний ризик.