Южнокорейские p-тип перовскитовые транзисторы достигли значительного прогресса, предполагается их использование для AI-вычислений DRAM.

Южнокорейская исследовательская группа достигла прорывных результатов в области полупроводников, успешно разработав p-тип перовскитных транзисторов с значительно улучшенными характеристиками и стабильностью, что может решить ключевую проблему, долгое время сдерживающую развитие высокопроизводительных и энергоэффективных чипов, а также открыть новые пути для устройств памяти следующего поколения, таких как вертикально уложенные DRAM для AI-вычислений.

Как сообщает в четверг корейская газета «Herald», исследовательская группа профессора Пхоханского университета науки и технологии (POSTECH) Но Ён-ёна объявила, что разработанный ими p-тип перовскитный транзистор на основе тонкой плёнки CsSnI₃ демонстрирует подвижность дырок более 50 см²/В·с и коэффициент переключения тока свыше 100 миллионов (10⁸), что является мировым рекордом среди p-тип перовскитных транзисторов. Результаты исследования опубликованы в ведущем международном научном журнале Nature.

Ключевой прорыв исследования заключается в решении давней проблемы воздушной стабильности полупроводников на основе оловянных перовскитов — новое устройство стабильно работает в воздухе более 4 часов и сохраняет начальные характеристики в условиях ускоренного старения при 100 °C более месяца, тогда как ранее аналогичные устройства выходили из строя в течение нескольких минут на воздухе.

Исследовательская группа заявила, что этот результат ускорит практическое применение p-тип перовскитных тонкоплёночных транзисторов в интегральных схемах, что имеет большое значение для вертикально уложенных DRAM для AI-вычислений, схем управления дисплеями нового поколения и носимых устройств.

p-тип транзисторы: одна из «десяти будущих проблем» в области полупроводников

Транзисторы являются базовыми строительными блоками чипов и делятся на два типа: n-тип (переносят электроны) и p-тип (переносят дырки — вакансии, остающиеся после ухода электронов). Реализация высокопроизводительных и энергоэффективных полупроводников зависит от баланса характеристик обоих типов транзисторов, однако повышение производительности p-тип транзисторов всегда было чрезвычайно сложной задачей и включено Министерством науки и ИКТ Южной Кореи в список «десяти будущих проблем в области полупроводников».

Оловянные перовскитные материалы долгое время рассматривались как кандидаты для решения этой проблемы благодаря эффективной передаче дырок и производительности, сопоставимой с существующими оксидными полупроводниками. Однако их главный недостаток — чрезвычайная чувствительность к воздуху: остаточные непрореагировавшие ионы олова (Sn²⁺) на поверхности материала быстро окисляются при контакте с воздухом, создавая множество дефектов, препятствующих потоку зарядов, что приводит к резкому ухудшению полупроводниковых свойств.

Стратегия «летучей реконструкции поверхности» решает проблему стабильности

Группа Но Ён-ёна предложила решение под названием «летучая реконструкция поверхности».

После обработки поверхности полупроводника CsSnI₃ ацетатом калия (KAc) непрореагировавшие ионы олова, которые ранее ухудшали характеристики, превращаются в летучее соединение ацетат олова (Sn(Ac)₂) и естественным образом улетучиваются в воздух. После удаления ионов олова на месте самопроизвольно образуется иодид калия (KI), формирующий «защитный слой», предохраняющий полупроводник от воздействия внешней среды.

Этот процесс значительно снижает пороговое напряжение устройства, подвижность дырок превышает 50 см²/В·с, а коэффициент переключения тока достигает более 10⁸. Что касается стабильности, новое устройство может непрерывно работать на воздухе более 4 часов и сохранять начальные характеристики в условиях ускоренного старения при 100 °C более месяца, что представляет собой качественный скачок по сравнению со стабильностью предыдущих аналогичных устройств.

Перспективы применения: AI-память, управление дисплеями и носимые устройства

Профессор Но Ён-ён заявил, что это первый в мире случай публикации результатов о p-тип перовскитных тонкоплёночных транзисторах в журнале Nature, чему способствовала многолетняя поддержка со стороны Samsung Display и Министерства науки и ИКТ Южной Кореи.

Он отметил, что данное исследование решает давнюю проблему низкой стабильности оловянных перовскитных полупроводников, что будет способствовать обеспечению долгосрочной стабильности p-тип перовскитных тонкоплёночных транзисторов и их внедрению в интегральные схемы. Что касается направлений применения, данная технология может стать важной основой для ключевых технологий будущей электронной промышленности, таких как устройства памяти с вертикально уложенными DRAM для AI-вычислений, схемы управления дисплеями нового поколения, носимые устройства и высокоинтегрированные полупроводниковые приборы.

Предупреждение о рисках и отказ от ответственности

        Рынок сопряжён с рисками, инвестируйте с осторожностью. Данная статья не является индивидуальной инвестиционной рекомендацией и не учитывает особые инвестиционные цели, финансовое положение или потребности отдельных пользователей. Пользователи должны учитывать, соответствуют ли какие-либо мнения, взгляды или выводы в данной статье их конкретной ситуации. Инвестируя на основе этой статьи, вы берёте на себя ответственность за свои действия.