Ученые из Университета штата Северная Каролина совместно с Управлением исследованиями армии США разработали новый метод интеграции материалов на кремниевых чипах посредством связующих элементов из оксидов редких и редкоземельных металлов, сообщает пресс-служба американского университета. Данное открытие поспособствует развитию индустрии современных интеллектуальных устройств.

Исследователи утверждают, что данная инновационная технология позволит расширить спектр функциональных материалов, которые могут быть интегрированы в компьютерные микросхемы.

В число таких материалов входят: мультиферроики (или сегнетомагнетики), обладающие как ферроэлектрическими, так и ферромагнитными свойствами; топологические изоляторы, проводящие ток только на поверхности, и новые ферроэлектрики. С ними связывают перспективы получения усовершенствованных сенсоров, светодиодов, энергонезависимой памяти и микроэлектромеханических систем (MEMS).

Подробные результаты исследования опубликованы в журнале Applied Physics Reviews.

«Новые оксиды обычно выращивают на материалах, несовместимых с компьютерными устройствами, — сказал профессор Джей Нараян (Jay Narayan), один из авторов исследования. — Теперь мы можем интегрировать эти материалы в кремниевый чип и использовать их свойства в электронных устройствах».

Результат был достигнут учеными посредством интеграции новых материалы в две промежуточные платформы, совместимые с кремнием. Этими промежуточными элементами стали: нитрид титана, используемый с электроникой на нитридной основе, и стабилизированный иттрием оксид циркония, применяемый в «оксидной» электронике.

Ученые разработали и использовали набор тонких плёнок, которые служат в качестве буфера, связывая кремниевый чип с новыми материалами. Используемая комбинация пленок зависит от конкретного материала. Так, для мультиферроиков применялось сочетание четырёх разных пленок: нитрида титана, оксида магния, оксида стронция и оксида лантана стронция марганца. Топологические изоляторы интегрировали с помощью двух пленок: оксида магния и нитрида титана.

Буферные пленки наносились методом тонкоплёночной эпитаксии, базирующемся на концепции совмещения доменов, предложенной профессором Нараяном в 2003 году. Позже они согласовывались с кристаллической структурой новых оксидов и с ориентацией подложки, действуя как коммуникационный слой между этими материалами.

На данный момент интеграционная технология запатентована. Руководство университета ведет поиск стратегических партнеров для её лицензирования.