2d-materialen die net zo fijn ‘roesten’ als silicium

Eén van de zegeningen van silicium als basismateriaal voor chips is zijn natuurlijke oxide. Van geen enkele andere halfgeleider zijn isolerende laagjes te maken door een eenvoudige oxidatiestap; er moeten altijd additionele materialen worden opgedampt. Onderzoekers van Stanford University zijn nu echter halfgeleiders op het spoor die wel ‘roesten’ en bovendien allerlei andere aantrekkelijke eigenschappen hebben.

De materialen in kwestie zijn hafnium- en zirconiumselenide, die net als grafeen uit stapelbare moleculaire vellen bestaan. Ze hebben, afhankelijk van het aantal lagen, een bandovergang van 0,9 tot 1,2 elektronvolt – vergelijkbaar met silicium (1,1 elektronvolt). Ze geleiden echter een stuk beter, ook in lagen van minder dan een nanometer dik. Met silicium is het nog niet gelukt om dunner dan ongeveer vijf nanometer te gaan.

De oxides van beide verbindingen vormen de kers op de taart. Dit zijn zogenaamde hoge-k-materialen, de beter dan siliciumoxide isolerende stoffen die al sinds een jaar of tien in geavanceerde chips worden toegepast.