Gaat molybdeniet silicium vervangen

Samenvatting

Silicium is momenteel monopolist in computerchips, Daar zou wel eens verandering in kunnen komen. Zwitserse onderzoekers hebben voor het eerst een werkende microchip gebouwd van molybdeniet, een materiaal met enkele aantrekkelijke eigenschappen.
 

Gaat molybdeniet silicium vervangen

(29 dec 2011)    Nobelprijswinnaars Andre Geim en Konstantin Novoselov, van het École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL), de ontdekkers van het wondermateriaal grafeen hebben ook geexperimenteerd met molybdeniet, een materiaal dat ook een laagjes struktuur heeft en in zeer dunne plakjes gebruikt kan worden.

Het mineraal molybdeniet, met de chemische formule molybdeen-sulfide, MoS2, is, net als koolstof, in de natuur een veel voorkomend materiaal, Het wordt vaak gebruikt als toevoeging aan staal en in smeermiddelen, maar is tot recent nog niet in de elektronika toegepast.

Molybdeniet is een halfgeleider, met een ideale bandgap van 1.8 volt. Het is daarmee vergelijkbaar met silicium. Deze bandgap geeft molybdeniet een groot voordeel boven grafeen, het gedoordverfde materiaal van de toekomst. Het is zeer moelijk om van grafeen een halfgeleider te maken.

Met molybdeniet kun je versterkers bouwen en microchips, In het streven naar miniaturisatie zou molybdeniet wel eens een geduchte concurrent voor silicium kunnen worden. Het is inmiddel gelukt om een eenvoudige microchip te bouwen waarin zes transistoren achter elkaar waren geplaatst.
Molybdeniet kan voor halfgeleider toepassingen zeer dun gemaakt kon worden, tot enkele atomen dik. Silicium heeft echter een minimale dikte nodig om zijn geleidende eigenschappen te laten houden; als het dunner is dan twee nanometer gaat het reageren met zuurstof.
Molybdeniet is doorslag vast en heeft een grote dielectrische constante. Bij zeer dunne laagjes zorgt de grotere capciteit voor een gate-sturing.
Met molybdeniet zijn in theorie drie keer kleinere chips te maken dan met silicium. Bovendien zouden molybdeniet-chips energiezuiniger zijn omdat de schakelingen makkelijker aan- en uitgezet kunnen worden. Er wordt verondersteld dat in standby toestand er wel 100.000 maal minder energie geconsumeerd zou worden,

Molybdeniet in zijn pure – voor transistor geschikte – vorm kan nog slechts in kleine vlokjes gemaakt kan worden. De stap naar industriele productie van microchips met grote aantallen transistoren is nog erg groot.

(Pieter J.T.Bruinsma, PA0PHB) 

Referenties, informatie:

EPFL First Molybdenite Microchip
Wetenschap24 Computers van de toekomst

Schematische voorstelling molybdeniet transistor
Schematische voorstelling molybdeniet transistor

Het mineraal molybdeniet
Het mineraal molybdeniet

Molybdeniet transistor
Molybdeniet transistor

lll