Группа под руководством директора Центра ван-дер-ваальсовых квантовых твёрдых тел Института фундаментальных наук (IBS, Южная Корея) Чо Мун Хо (Jo Moon-Ho) собрала транзистор не из трёх разных материалов, а из одного слоистого кристалла. Об этом 15 октября 2026 года сообщил пресс-релиз IBS; статья вышла в Science (DOI 10.1126/science.aei2693, среди авторов — Seok Young Min и коллеги).

Обычному транзистору нужны три вещи: полупроводник, по которому течёт ток, изолятор, который этим током управляет, и металлические контакты на входе и выходе. Чем меньше прибор, тем труднее свести эти материалы вместе. У поверхности двумерного полупроводника мало мест, где чужой материал ложится ровно, а напыление металла может повредить тонкий слой. Команда IBS пошла другим путём: взяла многослойный диселенид вольфрама (WSe₂) и химически переделала часть его собственных атомных слоёв.

Верхние слои сначала окислили до изолирующего оксида вольфрама WOₓ. Затем паровыми реакциями оксид превращали либо в дисульфид вольфрама WS₂ (полупроводник n-типа), либо в дителлурид вольфрама WTe₂ (полуметалл). Нетронутые области сохраняли свойства исходного WSe₂. Так в одном кристалле появились канал, изоляция и контакты. Глубину реакции задавали температурой и давлением газа: процесс останавливался после выбранного числа слоёв, с шагом около 0,7 нм на монослой WSe₂.

Что показали измерения

Оксид над каналом работал как подзатворный диэлектрик с эффективной толщиной меньше 1 нм и при этом сохранял изолирующие свойства. В готовых транзисторах изменение напряжения затвора на 61,3 мВ увеличивало ток в десять раз. Теоретический предел при комнатной температуре — около 60 мВ на декаду, то есть переключение оказалось близким к идеальному. Отношение токов во включённом и выключенном состоянии превысило 10 миллионов.

Контакты из WTe₂ снизили барьер инжекции заряда примерно до трети от значения, которое дают прямые платиновые контакты. Отдельно команда собрала n-тип транзисторы на MoS₂ с тем же диэлектриком WOₓ и вертикально сложенный комплементарный инвертор — базовый элемент цифровой логики, где p- и n-каналы стоят друг над другом.

Ограничения стоит держать в уме. Все числа взяты из пресс-релиза IBS: полный текст статьи в Science при подготовке материала был недоступен. В релизе нет данных о воспроизводимости на большой площади, о разбросе между образцами и о том, как приборы ведут себя со временем. Сравнения с серийными кремниевыми транзисторами по совокупности параметров тоже нет.

Представим условный пример. Пусть перед нами пластина, на которой нужно разместить миллион транзисторов. При обычном подходе на неё по очереди наносят полупроводник, затем изолятор, затем металл, и каждый шаг требует своей температуры, химии и маски. В описанной схеме часть работы делает сам кристалл: задаёшь границы реакции и получаешь готовые слои на месте. Это объясняет, почему такой путь интересен для миниатюризации, но не отменяет вопросов о точности границ и повторяемости на всей пластине.

Для тех, кто разбирает устройство подобных приборов по публикациям, полезна подготовка научной статьи с разбором методики и ограничений источника.

Схема: из многослойного кристалла WSe₂ последовательным окислением и паровыми реакциями получают изолятор WOₓ, контакты WTe₂ и канал из нетронутого WSe₂

Фото: 11066063 / Pixabay