Команда KAIST из Южной Кореи разработала новую структуру полупроводника, подтвердив беспрепятственный поток заряда

Репортаж от Wedoany，Исследовательская группа Корейского передового института науки и технологий (KAIST) разработала новую структуру, способную решить «электрическое узкое место» полупроводников, и впервые напрямую подтвердила, что заряд может течь непрерывно и без перебоев. Этот результат, полученный под руководством профессора Хон Сын Бома (Seungbum Hong) с кафедры материаловедения и инженерии в сотрудничестве с профессором Кан Ки Бомом (Kibum Kang) с той же кафедры и командой профессора Чо Сон Бома (Sung Beom Cho) из Университета Сонгюнгван, может стать ключевой технологией для повышения производительности и энергоэффективности будущих устройств, таких как полупроводники для ИИ и сверхнизкопотребляющие полупроводники.

В полупроводниках контактное сопротивление, возникающее на границе контакта между металлическим электродом и полупроводником, снижает производительность и увеличивает энергопотребление. По мере постоянного уменьшения размеров полупроводников влияние контактного сопротивления становится более значительным, что делает его одним из самых сложных технологических узких мест для разработки полупроводников следующего поколения. В отличие от традиционного метода размещения металлического электрода поверх полупроводника, исследовательская группа непрерывно сформировала полуметаллическую область (semimetal region) и полупроводниковую область (semiconductor region) в едином двумерном материале, создав монолитную структуру, в которой обе области естественным образом соединены внутри одного материала. Команда впервые продемонстрировала, что электрический ток может беспрепятственно протекать через границу.

В частности, команда добилась непрерывного формирования полуметаллической и полупроводниковой областей в атомарно тонкой пленке двумерного материала — диселенида платины (PtSe₂). Используя атомно-силовой микроскоп (AFM, atomic force microscopy) для прямой визуализации переноса заряда внутри пленки на нанометровом уровне, команда впервые подтвердила, что при протекании тока из полуметаллической области в полупроводниковую поток является естественно непрерывным, без таких «электрических узких мест», как блокировка или искривление пути тока. Это первое экспериментальное доказательство того, что монолитный интерфейс не препятствует протеканию тока.

Кроме того, команда проверила работу устройства, приложив электрическое поле к полупроводниковой области, и подтвердила, что поток тока может стабильно контролироваться в структуре металл-полупроводник, демонстрируя потенциал этой структуры для электронных устройств следующего поколения. Это исследование предлагает исходную технологию, способную значительно снизить контактное сопротивление в полупроводниковых устройствах следующего поколения на основе двумерных материалов, и, как ожидается, найдет широкое применение в таких областях, как полупроводники для ИИ, сверхнизкопотребляющие полупроводники и логические полупроводники следующего поколения.

Первыми соавторами исследования являются аспирант Ким Ён Гю (Yeongyu Kim) и доктор Квон Мин Сон (Minseung Gyeon) с кафедры материаловедения и инженерии KAIST, а также аспирант Хон Чи Хун (Ji Hoon Hong) из Университета Сонгюнгван. Результаты исследования опубликованы в июльском номере 2026 года международного журнала по материаловедению Matter. Исследование поддержано Министерством науки и информационно-коммуникационных технологий Республики Корея и Национальным исследовательским фондом в рамках «Программы STEAM-исследований» и «Программы разработки наноматериаловых технологий».