Снятие атомного слоя без повреждения чипа

10.07.2026

Современные компьютерные чипы уже содержат миллиарды транзисторов, и дальнейшее уменьшение их размеров упирается в физические пределы кремния. Чтобы сделать электронику еще компактнее, быстрее и энергоэффективнее, ученые активно исследуют сверхтонкие двумерные материалы, такие как дисульфид молибдена (MoS2). Однако работа с ними требует невероятной точности: нужно уметь удалять всего один атомный слой, не повреждая материал под ним. Новое открытие в области плазменной химии показывает, как этого можно добиться с помощью простого химического покрытия.

Молибден дисульфид можно представить как трехслойный "сэндвич" из атомов: в середине располагается слой молибдена, а сверху и снизу - "крышки" из серы. В будущих транзисторах инженерам часто нужно аккуратно снять только верхний слой серы, оставив молибденовый слой целым. Для этого используют плазму - сильно ионизированный газ, частицы которого обладают достаточной энергией, чтобы выбивать атомы с поверхности. Проблема в том, что разница между энергией, достаточной для удаления серы, и энергией, которая уже начинает разрушать молибден, крайне мала.

Исследователи с помощью компьютерных симуляций выяснили, что ситуацию можно кардинально улучшить, если перед обработкой плазмой нанести на поверхность материала всего несколько атомов кислорода или фтора. Без такого покрытия для удаления атома серы требовалось около 30 электрон-вольт энергии. После покрытия фтором этот порог снижался примерно до 10 электрон-вольт, а после покрытия кислородом - до 14 электрон-вольт. Таким образом, "замок", удерживающий атомы серы, становился значительно слабее.

Когда ионы плазмы попадают на покрытую поверхность, происходит химическая реакция. Атомы кислорода, например, соединяются с атомом серы, образуя молекулу диоксида серы (SO2) - стабильный газ, который сам отрывается от поверхности и улетает. Фтор действует аналогично, формируя летучие соединения серы с фтором. Вместо того чтобы грубо "выбивать" атомы серы ударами, ученые заставляют их сначала превратиться в легко удаляемые молекулы.

Такой подход существенно расширяет "окно безопасной работы" плазмы. Поскольку ионы в плазме обладают разной энергией, на обычной поверхности часть из них оказывается слишком слабой, чтобы снять серу, а другая часть - слишком сильной и повреждает молибден. После химического покрытия появляется широкий диапазон энергий, в котором ионы успешно удаляют верхний слой, но еще не наносят вреда материалу под ним.

Это открытие особенно важно потому, что обычный кремний уже приближается к своим физическим пределам миниатюризации. Материалы семейства дихалькогенидов переходных металлов (TMD), такие как MoS2, имеют толщину всего в несколько атомов и могут стать основой для транзисторов следующего поколения. Однако без сверхточных методов обработки такие материалы остаются лишь теоретической возможностью.

В будущем исследователи планируют количественно оценить степень повреждения материала при разных режимах обработки и проверить, работает ли этот подход для родственных соединений - например, если заменить молибден на вольфрам, а серу на селен. Если метод окажется универсальным, он может стать важным инструментом для массового производства гибридных чипов, сочетающих кремний с ультратонкими двумерными материалами.

<< Назад: Сенсор растений выявляет стресс задолго до увядания 10.07.2026

>> Вперед: Производство водорода от ядерного реактора 09.07.2026

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Экраны влияют на детей неравномерно в разном возрасте 01.08.2026

Планшеты и смартфоны давно стали привычной частью повседневной жизни даже самых маленьких детей. Родители часто используют гаджеты, чтобы успокоить малыша или занять его на время, однако ученые все чаще задаются вопросом, как экранное время сказывается на развитии мозга и будущей способности к обучению. Новое исследование показывает, что значение имеет не только продолжительность просмотра, но и возраст, в котором ребенок проводит время перед экраном. Ученые наблюдали детей от рождения до 8 лет. Оказалось, что больше всего экраны влияют на мозг в два периода - в раннем младенческом возрасте и перед поступлением в школу. У детей, много времени проводивших перед экранами в эти возрастные точки, в 9 лет были несколько хуже успехи в обучении, а в 10,5 лет хуже работала рабочая память - способность удерживать и обрабатывать информацию здесь и сейчас. Исследователи из Франции и Сингапура проанализировали данные 502 детей и выделили два ключевых этапа. У младенцев мозг развивается очень ...>>

Умные жилеты, спасающие от жары 01.08.2026

Летняя жара в больших городах все чаще становится серьезным испытанием для людей, работающих на открытом воздухе. Мусорщики, строители и другие специалисты вынуждены проводить часы под палящим солнцем, рискуя перегревом. Китайские инженеры предложили практичное решение - специальные охлаждающие жилеты, которые помогают снизить ощущаемую температуру примерно на 10 градусов. Пока мир страдает от сильной жары, китайские инженеры разработали "умные" жилеты с климат-контролем. Жилеты с кондиционированием почти не отличаются от обычной рабочей одежды. Главное отличие - в системе охлаждения. В городе Нанкин в жилет вмонтированы два вентилятора, работающих от портативных аккумуляторов. Одного заряда хватает на 3-4 часа непрерывной работы. В Чанчжоу решили разместить в карманах охлаждающие элементы с материалом, который при нагревании переходит из твердого состояния в жидкое, активно поглощая тепло. Это поддерживает комфортную температуру в течение 2,5-4 часов. Такие жилеты выглядят почти ...>>

Летающие ветротурбины 3 МВт вышли в серию 31.07.2026

Традиционные ветряные электростанции зависят от силы и стабильности ветра у поверхности земли, где воздушные потоки часто бывают слабыми и порывистыми. На больших высотах ветер обычно сильнее и постояннее, поэтому инженеры уже давно рассматривают возможность подъема турбин в воздух. Китайская компания сделала важный шаг в этом направлении, перейдя от испытаний к мелкосерийному производству. Компания Beijing Linyi Yunchuan Energy Technology запустила мелкосерийное производство летающей ветротурбины S2000, а в провинции Чжэцзян возводят отдельный завод по производству материалов для оболочки аппарата. У компании уже есть предварительные договоренности с прибрежными городами и горными регионами, которые рассматривают возможность использования этой технологии для удовлетворения собственных энергетических потребностей. Прототип, который полгода назад только что поднялся в небо над Сычуанем, теперь превращается в целую отрасль. Идея S2000 проста: вместо того чтобы устанавливать ветряну ...>>

LG и Prime Video: студияная версия кинематографа 31.07.2026

Современные телевизоры предлагают множество режимов изображения, которые автоматически корректируют цвета, контраст и резкость. Однако создатели фильмов часто жалуются, что дополнительная обработка искажает их замысел. Новая функция, появившаяся на телевизорах LG, пытается решить эту проблему, передавая контроль над настройками непосредственно студии. LG и Prime Video запустили режим "Оригинал автора" - первую настройку изображения, которой управляет сама студия. Он доступен только на OLED evo 2026 модельного года. LG Electronics и Prime Video объявили о совместной инициативе, приуроченной к стриминговой премьере фильма "Властелины Вселенной". В рамках сотрудничества на телевизорах компании появились две новые функции - режим изображения "Оригинал автора" и голосовая команда для пульта Magic Remote. Ключевая новинка - режим "Оригинал автора", который в LG называют первым в области настройки изображения для стримингового контента. Его отличие от распространенного FILMMAKER MODE за ...>>

Астронавты на Марсе не смогут выжить даже в скафандрах 30.07.2026

Высадка людей на Марс остается одной из самых амбициозных целей космических агентств. Красная планета лишена пригодной для дыхания атмосферы и подвергается высокому уровню солнечной радиации, поэтому астронавты смогут находиться на ее поверхности только в специальных скафандрах. Однако новые исследования показывают, что даже самые современные космические костюмы могут оказаться непригодными для работы в условиях марсианской гравитации. По результатам испытаний стало ясно, что новые скафандры NASA не подходят для использования астронавтами на Красной планете. На Марсе отсутствует воздух, пригодный для дыхания, а также наблюдается высокий уровень солнечной радиации. Это лишь некоторые из многих факторов, которые усложнят нахождение людей на поверхности. Современные скафандры не рассчитаны на марсианскую гравитацию, составляющую примерно 38 процентов земной. Новейшее поколение костюмов просто слишком тяжелое для использования на Марсе, пишет Phys. Новая серия скафандров, которую раз ...>>

Случайная новость из Архива Нейроны учат новое, не забывая старое 19.06.2016 Считается, что мозг постоянно меняется - так же, как меняется мир вокруг нас, и если мы сталкиваемся с чем-то новым, с чем-то незнакомым, то благодаря нейронной пластичности мы быстро поймем, как вести себя в этой ситуации. Под нейронной пластичностью понимают способность межнейронных соединений к перестройке, установление новых связей, появление новых нейронных контуров, предназначенных для решения новой задачи. С другой же стороны, какие-то вещи оказываются настолько нам привычны, что мы делаем их, не задумываясь, и всевозможные сигналы, приходящие в уже взрослый мозг, обрабатываются здесь по привычной, давно установленной схеме. Как происходит такое усвоение нового без уничтожения старого? Ответ может показаться довольно очевидным: поскольку нейроны могут формировать множество связей, то у каждой клетке есть некий постоянный их набор, своеобразный "костяк синапсов", которые отвечают за давно усвоенную рутину, а вот когда появляется что-то новое, то к старым постоянным связям добавляются свежие, "нестандартные". В теории эта гипотеза существует давно, но лишь сейчас ее удалось подтвердить экспериментально. Исследователи из Института нейробиологии Общества имени Макса Планка ставили опыты с мышами, которым завязывали один глаз, после чего наблюдали за активностью нервных клеток зрительной коры. Известно, что когда в мозг перестают поступать сигналы от одного глаза, то нейроны, которые к нему "приписаны", начинают реагировать на визуальные импульсы, идущие от другого глаза. С новыми генетическими методами стало возможно проследить за активностью отдельных клеток, и оказалось, что совмещение старого и нового, о котором мы только что говорили, происходит в мозге буквально на клеточном уровне. Нейроны закрытого глаза, как и ожидалось, переключались на данные от глаза открытого. Но потом, когда закрытый глаз снова открывался, активность нервных клеток возвращалась к прежнему режиму. Отдельные нейроны как бы запоминали прежние настройки, и, когда поток зрительных сигналов возвращался в норму, то есть когда работали снова оба глаза, клетки просто "вспоминали", по какой схеме в таком случае они должны работать. Нейробиологи подчеркивают тут несколько важных особенностей. Во-первых, перенастройки связей происходили не на уровне клеточных популяций, нейронных кластеров, как ожидалось, а на уровне отдельных клеток. Во-вторых, раз от разу, то есть при повторах эксперимента, изменения касались одних и тех же нейронов, которые составляли около 2/3 от всех клеток зрительной коры. Прочие же либо вообще не обращали никакого внимания на то, что один глаз то закрывается, то открывается, либо реагировали так, что их поведение в рамках рабочей гипотезы объяснить было крайне затруднительно.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026