Niemcy stworzyli niespotykany wcześniej materiał. Stop, który wydawał się niemożliwy, zdefiniuje przyszłość

Do jego powstania było potrzeba połączenia aż czterech różnych pierwiastków. W końcowym rozrachunku uzyskany stop ma w składzie węgiel, krzem, german i cynę. Wszystkie pochodzą z grupy IV układu okresowego, a ich połączenie będzie zdaniem ekspertów bardzo istotne w kontekście rozwoju technologii rzutujących na przyszłości dziedzin takich jak mikroelektronika, fotonika czy komputery kwantowe.

Czytaj też: Układ okresowy wkrótce może się powiększyć. Chiński przełom w syntezie pierwiastków superciężkich

Półprzewodnikowy stop o wysokiej stabilności stanowi dzieło przedstawicieli Forschungszentrum Jülich oraz Leibniz-Institut für innovative Mikroelektronik. Wspólnymi siłami opracowali oni materiał CSiGeSn, który do tej pory nie istniał, a zarazem okazuje się  kompatybilny ze standardowymi procesami produkcji układów CMOS. Artykuł poświęcony kulisom badań w tej sprawie trafił na łamy Advanced Materials. 

Ale dlaczego ktokolwiek miałby się interesować tym, co zrobili niemieccy badacze? Powód jest prosty: to bardzo ważne osiągnięcie z punktu widzenia technologii półprzewodnikowych. Te są rzecz jasna zdominowane przez wszechobecny krzem, lecz nie stanowi on rozwiązania idealnego. W związku z tym inżynierowie szukają alternatyw, które lepiej radziłyby sobie z kwestią integracji poszczególnych elementów z fotoniką czy chipami.

Materiał opracowany przez niemieckich naukowców zawiera w składzie cztery różne pierwiastki: węgiel, krzem, german i cynę

Odpowiedzią na te problemy ma być opisywany stop. Wśród jego największych zalet twórcy wymieniają możliwość precyzyjnego dostrajania właściwości elektronicznych i optycznych, które są zdecydowanie większe, niż w przypadku samego krzemu. Poza tym nie bez znaczenia pozostaje kompatybilność z siecią krystaliczną płytki półprzewodnikowej, która jest kluczowa dla produkcji chipów. Zły dobór składników mógłby zaburzać strukturę krystaliczną, dlatego członkowie zespołu badawczego podjęli spore ryzyko.

Dzięki zastosowaniu węgla, naukowcy osiągnęli kontrolę przerwy energetycznej, co będzie miało przełożenie na funkcje elektroniczne i fotoniczne powstałego materiału. Jeśli zaś chodzi o połączenie krzemu, germanu i cyny, to takowe były rozpatrywane już przed laty w kontekście ich wykorzystania na potrzeby produkcji urządzeń optoelektronicznych. Zdecydowanie poza zasięgiem wydawała się natomiast integracja węgla z tymi składnikami.

Czytaj też: Twój smartfon wkrótce przyspieszy jak nigdy dotąd. Naukowcy opracowali materiał o niezwykłych właściwościach

Dopiero teraz okazało się, iż jest to możliwe, a co jeszcze ważniejsze – ma jakikolwiek sens. Połączenie czterech różnych pierwiastków doprowadziło do narodzin nowatorskiego materiału. Jego twórcy wyjaśniają, że zapewnia on unikalne połączenie regulowanych właściwości optycznych i kompatybilności z krzemem, co powinno utworzyć podstawy pod skalowalne komponenty fotoniczne, termoelektryczne i kwantowe.