Если б кристаллы кремния в микросхемах были вправду незапятнанными, то электроника не могла бы работать — из-за очень низкой проводимости. Чтоб повысить её, кремний допируют примесями.

Как удалось узнать интернациональной группе учёных с ролью представителей Института физики микроструктур Общества Макса Планка (Германия), ежели допирование нановолокон из кристаллического кремния проводить атомами алюминия, его эффективность быть может намного больше, чем предсказывает теория.

«Кремний тут [в процессе допирования] получает в 10 000 раз больше алюминия, чем разрешают законы термодинамики», — провокационно утверждает Экхард Пиппель (Eckhard Pippel) из Института физики микроструктур. Согласно вышеупомянутым законам, при спонтанном допировании кристалла кремния атомом алюминия должен замещаться менее чем один атом на миллион. Но, измерив уровень таковой подмены на практике, исследователи получили 40 000 атомов на миллион. При всем этом атомы алюминия почему-либо проявили равномерное распределение по всему допируемому материалу, что значит пригодность такового техпроцесса для использования в электронике.

Чтоб найти это, учёные применили УФ-томографию с внедрением лазерного излучения.

Что не так тут с законами термодинамики? Исследователи считают, что во всём повинны кинетические процессы. Законы термодинамики обрисовывают безупречное состояние, при котором вещество находится в термодинамическом равновесии. В случае кристалла это значит полное отсутствие дефектов, в действительности недосягаемое.

Учёные выращивали кремниевые нановолокна, используя камеру с силанами (кремневодородами) и микрокаплями алюминия, находящимися на кремниевой подложке. Когда алюминий начинает расплавляться, а подложка — ещё нет, часть содержащегося в силане кремния послойно оседает поверх дюралевых капель, а те растворяются в оседающих слоях. Из-за малых размеров получившихся нановолокон их формирование происходит при очень далёких от термодинамического равновесия критериях. Создатели работы подозревают, что то же относится и к остальным композициям полупроводников и металлов. А означает, электроника на нановолокнах может иметь очень необыкновенный хим состав (чрезвычайно высочайшее содержание допирующих веществ) и характеристики (в том числе проводимость), существенно превосходящие известные нам по сегодняшним полупроводникам.

Подготовлено по материалам Института физики микроструктур Общества Макса Планка.