Transistorien määrä piisirulla on kaksinkertaistunut joka vuosi aina 1960-luvulta lähtien, mutta nyt Mooren laki uhkaa tulla tiensä päähän. Kun rakenteista tulee mikroskooppisen - vai pitäisikö nanoa nanoskooppisen - pieniä, piin sähköiset ominaisuudet heikkenevät. Nyt Massachusetts Institute of Technologyn eli MIT:n tutkijat näyttävät löytäneen ongelmaan ratkaisun.
Ratkaisu pohjaa yhden atomin paksuisiin yksikiteisiin nanokalvoihin. Uudet 2D-materiaalit johtavat elektroneja paljon piitä tehokkaammin. Näiden käyttö tulevaisuuden prosessorien ja muistipiirien rakennusaineena vaatii kuitenkin, että kalvoja voidaan kasvattaa piikiekolle.
Tämän piti aiemman tietämyksen perusteella olla mahdotonta. 2D-kalvoja on kasvatettu safiirialustalle, mutta safiirista ei kukaan valmista muisteja. Ei ainakaan kaupallisesti järkevään hintaan. MIT:n tutkijat ovat kehittäneet menetelmän, jonka avulla sirujen valmistajat voivat valmistaa yhä pienempiä transistoreita 2D-materiaaleista kasvattamalla niitä olemassa oleville pii- ja muista materiaaleista koostuville kiekoille.
Kyse on tutkijoiden mukaan eräänlaisesta "ei-epitaksiaalisesta yksikiteisen kavon kasvattamisesta”. Menetelmällään ryhmä valmisti jo yksinkertaisen toiminnallisen transistorin 2D-materiaaleista, joita kutsutaan siirtymämetallidikalkogenideiksi (TMD, transition-metal dichalcogenide), joiden tiedetään johtavan sähköä paremmin kuin pii nanometrin mittakaavassa.
Tutkimusryhmän kehittämässä menetelmässä 2D.materiaalia ei tarvitse kuoria fyysisesti, jotta haluttu rakenne saavutetaan. Sen sijaan tutkijat käyttävät tavanomaisia höyrypinnoitusmenetelmiä atomien pumppaamiseen piikiekon läpi. Atomit asettuvat lopulta kiekon päälle ja kasvavat kalvoksi, jossa kiteet ovat asettuneet samaan suuntaan. Mikäli kiteet olisivat sattumanvaraisesti suhteessa toisiinsa, niiden välit katkaisisivat sähkön johtumisen. Rakenteen täytyy olla yksikiteinen.
Tämä onnistui kiekon päälle asetetulla maskilla. Siinä käytettiin piidioksidipinnoitetta, joka muodosti kiekon pintaan taskuja. Maskilla päällystetyn kiekon poikki virtasi atomikaasua, joka asettui kuhunkin taskuun muodostaen 2D-mkalvon. Maskin taskut rajoittivat atomeja ja kannustivat niitä kerääntymään piikiekolle samassa yksikiteisessä suunnassa.
