Учёные из Высшего технологического института Samsung (Samsung Advanced Institute of Technology, SAIT) в сотрудничестве с Национальным институтом науки и технологии Ульсана (UNIST) и Кембриджским университетом рассказали об открытии нового материала под названием аморфный нитрид бора (a-BN). Исследование, опубликованное в авторитетном научном журнале Nature, способно ускорить появление полупроводников следующего поколения.
2D материалы – ключ к преодолению проблем масштабируемости
SAIT занимается исследованием и разработкой двумерных (2D) материалов – кристаллических веществ, состоящих из одного слоя атомов. В частности, специалисты института работали над изучением и разработкой графена и добились революционных результатов в этой области – создали новый графеновый транзистор, а также новый метод производства монокристаллических пластин большой площади из чешуйчатого графена. Помимо этого, учёные SAIT заняты ускорением коммерциализации материала.
«Чтобы улучшить совместимость графена с полупроводниковыми процессами на основе кремния, выращивание плёнок графена на полупроводниковых подложках должно осуществляться при температуре ниже 400°C, – рассказал Хён Чжин Шин, руководитель проекта по разработке графена и главный исследователь SAIT. – Мы также постоянно работаем над расширением сферы применения графена, не ограничиваясь полупроводниками».
Трансформированный 2D материал – аморфный нитрид бора
Недавно открытый материал под названием аморфный нитрид бора (a-BN) состоит из атомов бора и азота с аморфной структурой молекулы. Несмотря на то, что аморфный нитрид бора получают из белого графена, который включает атомы бора и азота, расположенных в гексагональной структуре, благодаря своей молекулярной структуре новый материал обладает уникальными отличиями от белого графена.
Аморфный нитрид бора имеет лучшую в своём классе сверхнизкую диэлектрическую проницаемость 1,78 с сильными электромеханическими свойствами и может использоваться в качестве межсоединительного изоляционного материала для сокращения электрических помех. Также было продемонстрировано, что материал в чешуйчатой форме можно выращивать при низкой температуре, всего 400°C. В связи с этим ожидается, что аморфный нитрид бора будет широко применяться в полупроводниках, таких как решения DRAM и NAND, и, особенно, в памяти следующего поколения для крупномасштабных серверов.
*********************************************************************************
2012: графеновый барристор, триодное устройство с барьером Шоттки, управляемым затвором (SAIT, опубликовано в Science)
2014: чешуйчатый рост пластины монокристаллического монослоя графена на многоразовом водородно-терминированном германии (SAIT и Университет Сонгюнгван, опубликовано в Science)
2017: Реализация непрерывного монослоя углерода Захариасен (SAIT и Университет Сонгюнгван, опубликовано в журнале Science Advances)
2020: сверхнизкая диэлектрическая проницаемость аморфного нитрида бора (SAIT, UNIST и Кембриджский университет, опубликовано в журнале Nature)
Samsung Leads Semiconductor Paradigm Shift with New Material Discovery
Researchers at the Samsung Advanced Institute of Technology (SAIT) have unveiled the discovery of a new material, called amorphous boron nitride (a-BN), in collaboration with Ulsan National Institute of Science and Technology (UNIST) and the University of Cambridge. Published in the journal Nature, the study has the potential to accelerate the advent of the next generation of semiconductors.
2D Materials – The Key to Overcoming Scalability Challenges
Recently, SAIT has been working on the research and development of two-dimensional (2D) materials – crystalline materials with a single layer of atoms. Specifically, the institute has been working on the research and development of graphene, and has achieved groundbreaking research outcomes in this area such as the development of a new graphene transistor as well as a novel method of producing large-area, single-crystal wafer-scale graphene. In addition to researching and developing graphene, SAIT has been working to accelerate the material’s commercialization.
“To enhance the compatibility of graphene with silicon-based semiconductor processes, wafer-scale graphene growth on semiconductor substrates should be implemented at a temperature lower than 400°C.” said Hyeon-Jin Shin, a graphene project leader and Principal Researcher at SAIT. “We are also continuously working to expand the applications of graphene beyond semiconductors.”
2D Material Transformed – Amorphous Boron Nitride
The newly discovered material, called amorphous boron nitride (a-BN), consists of boron and nitrogen atoms with an amorphous molecule structure. While amorphous boron nitride is derived from white graphene, which includes boron and nitrogen atoms arranged in a hexagonal structure, the molecular structure of a-BN in fact makes it uniquely distinctive from white graphene.
Amorphous boron nitride has a best-in-class ultra-low dielectric constant of 1.78 with strong electrical and mechanical properties, and can be used as an interconnect isolation material to minimize electrical interference. It was also demonstrated that the material can be grown on a wafer scale at a low temperature of just 400°C. Thus, amorphous boron nitride is expected to be widely applied to semiconductors such as DRAM and NAND solutions, and especially in next generation memory solutions for large-scale servers.
“Recently, interest in 2D materials and the new materials derived from them has been increasing. However, there are still many challenges in applying the materials to existing semiconductor processes.” said Seongjun Park, Vice President and Head of Inorganic Material Lab, SAIT. “We will continue to develop new materials to lead the semiconductor paradigm shift.”
*********************************************************************************
2012: Graphene Barristor, a Triode Device with a Gate-Controlled Schottky Barrier (SAIT, published in Science)
2014: Wafer-Scale Growth of Single-Crystal Monolayer Graphene on Reusable Hydrogen-Terminated Germanium (SAIT and Sungkyunkwan University, published in Science)
2017: Realization of continuous Zachariasen carbon monolayer (SAIT and Sungkyunkwan University, published in Science Advances)
2020: Ultra-low dielectric constant amorphous boron nitride (SAIT, UNIST and University of Cambridge, published in Nature)
