Мідь десятиліттями залишається одним із головних матеріалів у електроніці. Але чим меншими стають сучасні чипи, тим серйознішою стає проблема: надтонкі мідні дроти починають гірше проводити електрику.
Причина — так званий ефект розмірної резистивності. Коли провідник стає дуже тонким, електрони частіше стикаються з його поверхнею, через що зростає опір, з’являються втрати сигналу та затримки.
Тепер фізики запропонували матеріал, який поводиться майже протилежним чином. Йдеться про кобальт-силіцид (CoSi) — наноматеріал, у якому зі зменшенням товщини електричний опір не зростає, а падає.
Дослідники створили нанопластини CoSi та поступово зменшували їхню товщину від одного мікрометра до приблизно 20 нанометрів. Результат виявився вражаючим: на такому рівні матеріал мав приблизно у 10 разів нижчий опір, ніж мідний провідник аналогічної товщини.
Більше того, CoSi витримував приблизно у 100 разів вищу щільність струму, ніж традиційні мідні з’єднання. Вчені пов’язують незвичайну поведінку матеріалу з квантово-механічними ефектами, які створюють високопровідні шляхи поблизу його поверхні.
Але лабораторних цифр було недостатньо. Тому дослідники перевірили CoSi у практичних умовах. Нанопровідники передавали радіочастотні сигнали з невеликими втратами на частотах до 40 ГГц, а також успішно працювали у структурі кремнієвого чипа CMOS. Матеріал виявився ще й витривалим: він зберігав стабільність при високих щільностях струму та витримував 450 °C протягом 200 годин.
Якщо ці результати підтвердяться під час масштабування виробництва, CoSi може стати серйозним кандидатом на роль нового матеріалу для внутрішніх з’єднань чипів. Адже проблема сучасної електроніки полягає не лише в тому, наскільки швидкими стають транзистори, а й у тому, як швидко електрика може пройти між ними. Дослідження опубліковане в журналі Nature Materials.
