原子の置換でトランジスタの主要部品を作製　1枚の超薄膜に集積

韓国の研究者らが、超薄膜材料の一部の原子を置き換え、動作するトランジスタを作製した。異なる材料の層を別々に組み合わせるのではなく、1枚の膜の中に主要な構成要素を形成した。

基礎科学研究院のチームがScienceで成果を報告した。電子回路で使われる微小なスイッチであるトランジスタには、半導体、絶縁体、電気接点が必要だ。原子レベルの薄さの材料でこれらを組み合わせるのは特に難しい。被膜が不均一になったり、金属接点の取り付けによって表面が損傷したり、電流が流れにくくなったりするためだ。

研究者らは、タングステンとセレンを含む膜を出発材料にした。タングステンをそのまま残し、一部のセレン原子を置き換えることで、絶縁領域、別の半導体、導電性の高い接点層を作った。変化は原子層1層ずつ制御した。各層の厚さは約0.7ナノメートルで、10億分の1メートルにも満たない。

試験では、作製したトランジスタの電流を10倍に変化させるのに必要な電圧変化は61.3ミリボルトだった。これは、室温での従来型トランジスタの理論上の最小値である約60ミリボルトに近い。チームはまた、2種類のトランジスタを積み重ね、1ボルトで動作する基本的な信号反転回路を作った。

この手法は、より小型で低消費電力の電子機器の製造を簡素化する可能性がある。ただし、量産に進むには、半導体製造で使われる大面積の表面全体にわたり、原子の置換を均一かつ確実に行えることを示す必要がある。