Các nhà khoa học Trung Quốc đã tạo ra phương pháp mới để sản xuất vật liệu tinh thể nhằm cải thiện đáng kể khả năng kiểm soát cấu trúc của chúng. Nghiên cứu này được công bố trên tạp chí Science ngày 5/7. Các nhà khoa học kỳ vọng phương pháp mới sẽ nâng cao khả năng tính toán của chip và hỗ trợ quá trình phát triển mạch tích hợp điện tử và mạch tích hợp quang tử thế hệ mới.
Vật liệu tinh thể đóng vai trò quan trọng trong sản xuất máy tính, công nghệ thông tin và truyền thông, hàng không và công nghệ laser hiện đại. Trong các phương pháp truyền thống, việc sản xuất vật liệu tinh thể gặp hạn chế về vấn đề kiểm soát chính xác sự sắp xếp nguyên tử để tích lũy và tạo thành tinh thể thành công.
Giải thích về điều này, Giáo sư Lưu Khải Huy (Liu Kaihui) từ trường Vật lý của Đại học Bắc Kinh cho biết, khi số lượng nguyên tử tăng lên, việc kiểm soát quá trình sắp xếp nguyên tử dần trở nên khó khăn hơn. Tạp chất dần tích tụ, ảnh hưởng đến cả độ tinh khiết và chất lượng của tinh thể.
Để khắc phục vấn đề này, các nhà khoa học đã nghiên cứu phương thức mới, giúp kiểm soát chính xác sự sắp xếp nguyên tử, cho phép tốc độ phát triển tinh thể lên tới 50 lớp/1phút, với số lượng lớp lên tới 15.000.
Sự sắp xếp nguyên tử của mỗi lớp diễn ra hoàn toàn đồng thời và có thể kiểm soát được một cách chính xác, giúp loại bỏ hiệu quả vấn đề tích tụ tạp chất trong quá trình phát triển tinh thể, đồng thời cải thiện khả năng kiểm soát của cấu trúc.
Các nhà nghiên cứu đã áp dụng phương pháp mới này để tạo ra 7 loại tinh thể hai chiều, với độ dày một lớp chỉ là 0,7 nanomet. Theo Giáo sư Lưu, khi vật liệu tinh thể này được sử dụng để sản xuất linh kiện bán dẫn chủ động (bóng bán dẫn) của mạch tích hợp, khả năng tích hợp của các con chip có thể được cải thiện đáng kể. Mật độ bóng bán dẫn có thể được tăng lên đáng kể trên một con chip có kích thước bằng móng tay để tăng cường sức mạnh tính toán.
Những vật liệu tinh thể nói trên cũng có thể được sử dụng để chuyển đổi tần số hồng ngoại của ánh sáng và điều này được kỳ vọng sẽ thúc đẩy ứng dụng của chip quang siêu mỏng.
Nguyễn Hà
