Після багатьох років наполегливих досліджень китайські вчені успішно розробили діелектричну пластину зі штучного сапфіру, що заклало основу для розробки чіпів із низьким електроспоживанням. Результати їхнього дослідження були опубліковані 7 серпня в престижному міжнародному журналі Nature.
У наш час електронні пристрої стають все меншими у розмірах, при цьому вимагаючи все більшої продуктивності, а кількість транзисторів у чіпах зростає при одночасному зменшенні їх розмірів, це створює нові виклики, особливо в діелектричних матеріалах.
Діелектричні матеріали в електронних чіпах переважно служать ізоляторами. Однак коли товщина традиційних діелектричних матеріалів зменшується до нанорозміру, їх ізоляційні властивості значно погіршуються, що призводить до витоку електричного струму. Це не тільки збільшує енергоспоживання чіпа, а й викликає збільшення тепловиділення, що впливає на стабільність роботи та термін служби пристрою. Для вирішення цієї проблеми команда китайських дослідників розробила інноваційну технологію інтеркаляційного окиснення металів.
"Цей оксид алюмінію — це і є сапфір. Хоча він штучно синтезований, його кристалічна структура, діелектричні властивості та ізоляційні характеристики такі ж, як у сапфіра в реальному житті", — зазначив Тянь Цзіао, науковий співробітник Шанхайського інституту мікросистем та інформаційних технологій при Академії наук Китаю.
"Раніше діелектричні матеріали зазвичай виготовлялися з аморфних матеріалів. Цього разу ми розробили кристалічні діелектричні матеріали. За допомогою технології інтеркаляційного окислення монокристалічний алюміній окислюється. В результаті цього виходить монокристалічний оксид алюмінію як діелектричний матеріал, який може забезпечити дуже низький витік електричного струму на один нанометр", – пояснив інший науковий співробітник інституту Ді Цзенфен.
На думку дослідників, цей технологічний прорив не тільки має велике значення для збільшення часу автономної роботи смартфонів, але й забезпечує потужну підтримку для розробки чіпів із низьким енергоспоживанням, які застосовуються в галузях штучного інтелекту та Інтернету речей.
