Gibt es einen Durchbruch beim Ersatz herkömmlicher Siliziumchips?

TPO – Forscher nutzen die Kraft eines Defekts in einem extrem dünnen Material, um eines Tages Computerchips zu entwickeln, die schneller und effizienter sind als die heutigen herkömmlichen Silizium-Halbleiterplattformen.

Zukünftige Chip-Generationen sind deutlich schneller und effizienter. (Foto: Yuichiro Chino)

„Die gesamte aktuelle Elektronik verwendet Chips aus Silizium, einem dreidimensionalen Material“, sagte Shoaib Khalid, ein Physiker am Princeton Plasma Research Laboratory. Heutzutage investieren viele Unternehmen stark in Chips aus zweidimensionalen (2D) Materialien.

Dieses 2D-Material, ein sogenanntes Übergangsmetalldichalkogenid (TMD), kann nur wenige Atome dick sein. Computerchips aus diesem ultradünnen Halbleiter könnten die Entwicklung kleinerer und schnellerer Geräte ermöglichen, indem sie mehr Rechenleistung auf eine kleinere Oberfläche packen.

In einer im Fachjournal „2D Materials“ veröffentlichten Studie untersuchte Khalids Team, ob die Verwendung von TMDs anstelle von Silizium eine Lösung für das Problem sein könnte, dass die Innovation bei siliziumbasierten Chips ihren Höhepunkt erreicht haben könnte. Die dünnsten TMDs sind nur drei Atome dick und wie ein Sandwich angeordnet. Wissenschaftler haben untersucht, ob sie winzige, atomgroße Defekte in etwas dickeren TMDs ausnutzen können.

Während die meisten Atome in TMD in der richtigen Reihenfolge angeordnet sind, fehlt gelegentlich ein Atom oder wird an eine Stelle gestopft, wo es nicht hingehört. Wissenschaftler sagen jedoch, dass Defekte nicht unbedingt etwas Schlechtes sind. Beispielsweise führen einige Defekte dazu, dass TMDs bessere Stromleiter sind.

Um die positiven Auswirkungen von Defekten zu nutzen und negative Folgen zu minimieren, müssen Wissenschaftler verstehen, wie Defekte entstehen und wie sie sich auf die Leistung von Materialien auswirken. In der Studie identifizierte Khalids Team, welche Arten von Defekten sich in TMDs am leichtesten bilden, und untersuchte, wie diese Defekte die Eigenschaften des Materials beeinflussen.

Zu verstehen, wie sich diese Defekte auf die TMD-Leistung auswirken, könnte den Forschern bei der Entwicklung von Computerchips der nächsten Generation helfen, sagen die Wissenschaftler. Obwohl TMD-Chips noch nicht marktreif sind,erforschen Unternehmen ultradünne TMD-Chips, um stromhungrige KI-Operationen zu bewältigen.

Ha Thu

Laut Live Science