ネイチャー・ナノテクノロジー誌に掲載された新たな研究によると、科学者らは、古くて傷ついたムーアの法則にもう一度猶予を与えようと、わずか数原子の厚さのトランジスタを「化学的に成長させる」方法を開発したという。
導電チャネル間の距離が短くなると電流漏れの可能性が高くなるため、マイクロチップ上にさらに多くのトランジスタを詰め込むことはますます困難になります。
トランジスタの数は2年ごとに倍増するというムーアの法則は、限界に達しつつある。世界有数のマイクロチップメーカーであるインテルは、製造プロセスが予想以上に困難であることが判明したため、10ナノメートルチップの発売を延期せざるを得なくなった。
米国エネルギー省ローレンス・バークレー国立研究所が率いる研究チームは、グラフェンを用いてこの問題の解決を試みた。シリカ上にグラフェンシートをエッチングし、導電性チャネルを刻み込んだ。そして、シリカが露出したチャネルに二硫化モリブデン（MoS 2 ）分子の種を植え付けた。
分子はグラフェンの端の周りに集まり始め、空のチャネルを埋めて、シリカの上にMoS 2半導体の薄い層を作成します。
写真提供：ネイチャー・ナノテクノロジー
2004年に発見された材料であるグラフェンは、完全に炭素原子で構成され、非常に高い電気伝導性を有しています。グラフェンとMoS 2のエッジはトランジスタ接合を形成し、スピン流をグラフェンに注入することができます。
この二次元構造は、長さ数センチメートル、幅数ミリメートルに伸びています。接合部の幅は約100ナノメートルで、グラフェンの上に単層のMoS 2が重なり合っています。
「これは、原子レベルの薄さの電子機器を製造したり、より小さな面積により多くの計算能力を詰め込んだりするための、拡張可能かつ反復可能な方法に向けた大きな一歩です」と、この研究を率いたバークレー研究所材料科学部門の上級科学者、シアン・チャン氏は語る。
これまでのグラフェンベースのトランジスタは製造が困難でした。研究者はトランジスタを手作業で組み立てる必要があり、回路を作成するために正確な配置と複雑な製造技術を必要としていました。
しかし、この新技術により、科学者たちはトランジスタを大規模に成長させることが可能になった。MoS 2の個々のドメインが融合し、シリカ上に多結晶の単層を形成する。
張氏と彼のチームはまた、この構造を、バイナリで 1 を 0 に、0 を 1 に変換するインバータ論理ゲートに組み立てられることも示した。
写真提供：ネイチャー・ナノテクノロジー
論理ゲートは、コンピュータを2進数でプログラミングするための鍵となる。科学者たちは、論理ゲートの構築は「化学的に組み立てられた原子コンピュータ」の基礎を築くと述べた。
「私たちの技術を他の成長システムと統合することで、将来のコンピューティングは完全に原子レベルの薄さの結晶で実行できるようになる可能性があります」と、バークレー研究所とカリフォルニア大学バークレー校の張氏のグループの主執筆者で博士課程の学生であるマービン・ジャオ氏は述べた。®
