Ein Team chinesischer Wissenschaftler hat einen bedeutenden Fortschritt in der Chip-Technologie erzielt, indem es dielektrische Wafer aus künstlichem Saphir entwickelt hat. Ihre bahnbrechende Forschung, die am Mittwoch in der Zeitschrift Nature veröffentlicht wurde, legt ein entscheidendes Fundament für die Entwicklung energieeffizienterer Chips.

Während elektronische Geräte weiter schrumpfen und höhere Leistungen verlangen, hat die Miniaturisierung von Transistoren Herausforderungen mit sich gebracht, insbesondere im Bereich der Dielektrika.

Diese Materialien wirken typischerweise als Isolatoren in Chips, aber ihre Wirksamkeit nimmt im Nanobereich ab – das ist einer der Gründe, warum unsere Smartphones dazu neigen, sich zu erhitzen und eine kurze Akkulaufzeit haben.

Um dieses Problem anzugehen, haben die Forscher am Shanghai Institute of Microsystem and Information Technology der Chinesischen Akademie der Wissenschaften künstliche Saphir-Dielektrikum-Wafer unter Verwendung eines neuartigen Interkalations-Oxidationsprozesses hergestellt.

„Das Aluminiumoxid, das wir geschaffen haben, ist im Grunde künstlicher Saphir, der in Bezug auf Kristallstruktur, dielektrische Eigenschaften und Isolationsmerkmale identisch mit natürlichem Saphir ist“, sagte Tian Zi'ao, ein an dem Projekt beteiligter Forscher.

„Durch die Verwendung der Interkalations-Oxidationstechnologie an einkristallinem Aluminium konnten wir dieses einkristalline Aluminiumoxid-Dielektrikum herstellen“, erklärte der Forscher Di Zengfeng. „Im Gegensatz zu herkömmlichen amorphen Dielektrika kann unser kristallines Saphir außergewöhnlich niedrige Leckströme auf einem Niveau von nur einem Nanometer erreichen.“

Dieser Durchbruch kann uns helfen, energieeffiziente Geräte mit einer verlängerten Akkulaufzeit zu entwickeln. Chips, die mit dieser neuen Technologie hergestellt werden, können entscheidend für den Fortschritt der künstlichen Intelligenz und von Anwendungen im Internet der Dinge sein.