Сотрудники Университета Северной Каролины при содействии Управления исследований армии США разработали способ интеграции в компьютерные микросхемы новых функциональных материалов, что позволит создавать новые интеллектуальные устройства и системы.

В число таких материалов входят мультиферроики, обладающие как ферроэлектрическими, так и ферромагнитными свойствами; топологические изоляторы, проводящие ток только на поверхности, и новые ферроэлектрики. С ними связывают перспективы получения усовершенствованных сенсоров, светодиодов, энергонезависимой памяти и микроэлектромеханических систем (MEMS).

«Эти новые оксиды обычно выращивают на материалах, несовместимых с компьютерными устройствами, — рассказал профессор Джей Нараян (Jay Narayan), один из авторов статьи в Applied Physics Reviews, посвящённой этому исследованию. — Мы теперь можем интегрировать эти материалы в кремниевый чип и внедрить их свойства в электронные устройства».

Осуществить это авторы смогли интегрировав новые материалы в две промежуточные платформы, в свою очередь совместимые с кремнием. Это нитрид титана, используемый с электроникой на нитридной основе, и стабилизированный иттрием цирконий — для оксидной электроники.

Они разработали набор тонких плёнок, которые служат в качестве буфера, связывая кремниевый чип с соответствующими новыми материалами. Используемая комбинация пленок зависит от конкретного материала. Так, для мультиферроиков применялось сочетание четырёх разных пленок: нитрида титана, оксида магния, оксида стронция и оксида лантана стронция марганца. Топологические изоляторы интегрировали с помощью двух пленок: оксида магния и нитрида титана.

Эти буферные пленки наносились методом тонкоплёночной эпитаксии, базирующемся на концепции совмещения доменов, предложенной Нараяном в 2003 г. В результате они согласовывались с кристаллической структурой новых оксидов и с ориентацией подложки, действуя как коммуникационный слой между этими материалами.

Нараян сообщил, что интеграционная технология уже запатентована и ведется поиск промышленных партнеров для её лицензирования.