İki boyutlu yarı iletkenlerde tek kristal büyütme yöntemi geliştirildi: Başarı oranı yüzde 99,3

Kore İleri Bilim ve Teknoloji Enstitüsü (KAIST) ile TDS Innovation araştırmacıları, silisyumun yerini alması hedeflenen iki boyutlu yarı iletkenlerin üretiminde rastgele kristalleşme sorununu aşan yeni bir yöntem geliştirdi. 7 Ekim 2026'da Nature dergisinde yayımlanan çalışmada, kristal oluşumunu desenin geometrik merkezine sabitleyen "dağlama akısı aracılı tek merkezli çekirdeklenme" (EF-SCN) mekanizması tanıtıldı. 2 santimetrelik alt tabakada 400 desenli bölgenin 397'sinde tek kristal elde edildi.

Sorun neydi?

Grafen gibi tek katmanlı malzemeler doğal bir bant aralığına sahip olmadığı için geleneksel anahtarlama transistörlerinde sınırlı kalıyor. Molibden disülfür (MoS₂) gibi geçiş metali dikalkojenitleri (TMD) ise bant aralıkları sayesinde öne çıkıyor. Ancak bu malzemeler pul üzerinde büyütülürken çekirdeklenme rastgele noktalarda başlıyor, birleşen kristaller elektriksel iletkenliği düşüren tane sınırları oluşturuyordu. Bu nedenle endüstriyel ölçekte üretim mümkün olmuyordu.

EF-SCN yöntemi nasıl çalışıyor?

Desen sınırlarını oluşturan oksit bariyerinden, özellikle hafniyum oksitten, salınan oksijen yanal bir dağlama akısı oluşturuyor. Bu akı, desenin kenar ve köşelerinde oluşabilecek istenmeyen çekirdeklenmeleri yok ediyor. Böylece akıya en az maruz kalan geometrik merkezde yalnızca tek bir kristal büyüyor. 2 santimetrelik alt tabakadaki testte 400 desenli bölgenin 397'sinde tek kristal elde edilerek yüzde 99,3 verimliliğe ulaşıldı.

Transistör performansı nasıl etkilendi?

Süreçle üretilen alan etkili transistörlerin (FET), seçici büyütülmüş klasik MoS₂ transistörlere kıyasla belirgin şekilde daha yüksek yük taşıyıcı hareketliliği sunduğu ölçüldü. Bu, yüksek performanslı transistörlerin daha az hata payıyla üretilmesinin önünü açıyor. Kaynakta hareketlilik değerlerine ilişkin sayısal veri yer almıyor.

Hedef ne?

İki boyutlu yarı iletkenlerin silikon çipler üzerine dikey istiflenmesi, mantık ve bellek birimlerini birbirine yaklaştırarak veri aktarımındaki süreyi ve enerji tüketimini azaltmayı amaçlıyor. IBM ve Intel gibi üreticilerin üzerinde çalıştığı, n-tipi ve p-tipi transistörlerin üst üste yerleştirildiği tamamlayıcı alan etkili transistör (CFET) mimarilerinde de bu malzemelerin kullanımı kritik görülüyor. TDS Innovation Eş CEO'su Kibum Kang, çekirdeklenme noktasının kontrol altına alınmasıyla istenen noktalarda yüksek kaliteli tek kristaller oluşturabileceklerini söyledi. Şirketten Jony Jung ise fiziksel yapay zekâ ve robotik alanlarından gelen talep artışıyla iki boyutlu yarı iletkenlerin ticari kullanımını 2030 civarında mümkün kılmayı hedeflediklerini belirtti.

Kaynak: AA