Паколькі звычайныя паўправадніковыя тэхналогіі на аснове кремнію набліжаюцца да сваіх фізічных межаў, глабальная паўправадніковая індустрыя паскорыла пошук матэрыялаў новага пакалення, здольных працягваць закон Мура. Дзве вымярэнняў паўправаднікі, такія як сульфід малібдэну (MoS₂), якія могуць быць такімі тонкімі, як адзін атомны слой — прыкладна 0,7 нанометра — лічацца перспектыўнымі кандыдатамі для працэсных вузлоў ніжэй за 1 нанометр. Аднак іх практычнае выкарыстанне сутыкаецца з пастаяннай праблемай: адкладанне дыэлектрыка на матэрыяле можа стварыць дэфекты на межы паміж ульратонкай ізаляцыяй і паўправадніком, павялічваючы рассейванне электронаў, зніжаючы рухомасць носбітаў і пагаршаючы працу транзістараў.
Каб вырашыць гэтую даўнюю праблему з interfейсам, даследчыкі ад падраздзялення карпаратыўных даследаванняў TSMC і Нацыянальнага ўніверсітэта Ян Мінг Чао Тун распрацавалі падыход, вядомы як "эпітаксіяльнае інжынернае кіраванне інтэрфейсам". Даследаванне было апублікавана ў Nature Electronics у ліпені 2026 года.
Замест таго, каб распрацоўваць новы паўправаднік або дыэлектрык для варот, даследчыя групы перапланаваў інтэрфейс паміж двума матэрыяламі на атамным узроўні. З выкарыстаннем тэхналогіі ультравысокага вакууму група дакладна адклала ульратонкі слой металічнага алюмінію на маналазер MoS₂. Потым алюміній быў акіслены, каб утварыць слой акіснага алюмінія таўшчынёй прыкладна 0,42 нанометра. Гэты атомна тонкі слой служыў высокаўдольнай буфернай паверхняй, на якой даследчыкі адклалі акіс гафнію, высокак ацэначны матэрыял, які выкарыстоўваецца ў якасці функцыянальнага дыэлектрыка варота.
Техника інжынернага кіравання інтэрфейсам на атамным узроўні дае дзве перавагі. Буферны слой акіснага алюмінія перамагае цяжкасці адкладаць, выкліканыя адсутнасцю звісаючых сувязяў на паверхні MoS₂, забяспечваючы гладкую і бесперарыўную паверхню для росту плёнкі акісу гафнію. Ён таксама выступае ў якасці ізаляцыйнага слоя, які скарачае ўзаемадзеянні зарадаў і эфекты манцікі крышталічнай сеткі паміж высокак ацэначным дыэлектрыкам і дву-вымярэнне паўправаднікам, сутнасна зменшаючы рассейванне электронаў, выкліканае інтэрфейсам.
Выкарыстоўваючы гэтую тэхніку, даследчыкі створалі высокапрадукцыйныя транзістары з верхнім варотам на аснове маналазернага MoS₂, вырашанага шляхам хімічнага парога адкласці. Тэсты паказалі эквівалентную таўшчыню акісу прыкладна 1 нанометр, што адпавядае строгім патрабаванням да скарачэння варот дыэлектрыка сучасных паўправадніковых працэсаў. Прылады таксама паказалі лідзіруючую прадукцыйнасць па трансакту ў экстрэмальных маленькіх памерах з пікавым значэннем 0,45 мS/μm, а таксама вельмі нізкі току ўцечкі і моцную аператыўную стабільнасць.
Даследаванне з'яўляецца першым дэманстрацыяй у вялікакштабных атомна тонкіх прыладах, каб спалучыць агрэсіўнае скарачэнне дыэлектрыка варотаў, моцнае электрастатычнае кіраванне і высокую рухомасць носбітаў. Тэхніка ўсталюе платформу, якая можа быць ужытая да розных матэрыялаў двухвымярэнняў паўправаднікоў. Яна можа ў будучыні быць інтэгравана з існуючымі паўправадніковымі працэсамі вытворчасці і падтрымліваць распрацоўку посткремніевых тэхналогій чыпаў.