Nguyên tử silicon, cơ sở chế tạo chip của Intel.

Tại Hội nghị Thiết bị Điện tử Quốc tế tổ chức tuần trước ở Washington DC (Mỹ), người đại diện của Intel đã giới thiệu sơ qua về phương pháp chế tạo chip giúp họ vượt qua các đối thủ cạnh tranh khác. Tốc độ của chip phụ thuộc hoàn toàn vào khả năng bật tắt của bóng bán dẫn, mà khả năng này lại phụ thuộc vào tốc độ dòng điện chạy qua và khoảng cách di chuyển của điện tích, trong đó, tốc độ dòng điện do chất liệu dây dẫn quyết định. Bởi vì thế, các nhà sản xuất chip quyết định tăng tốc độ bật tắt bằng cách chế tạo bóng bán dẫn nhỏ hơn.

Tuy nhiên, kích thước của bóng bán dẫn không thể tiếp tục bị thu hẹp mãi được - cái gì cũng có giới hạn của nó. Trong khi đó, sự cạnh tranh giữa từng công ty ngày càng trở nên khốc liệt. Trước tình hình đấy, Intel áp dụng kỹ thuật mới nhằm tăng tốc độ dòng điện bằng cách làm biến dạng cấu trúc tinh thể silicon. Công này cho biết, họ đã tung chip sử dụng "silicon biến dạng" ra thị trường vào năm 2002.

Tốc độ dòng điện phụ thuộc vào cấu trúc tinh thể silicon. Nằm trong hàng rào silicon, electron bám xung quanh nguyên tử sẽ tạo thành các trạng thái năng lượng có tên là quỹ đạo. Chúng sẽ tạo thành một dải liên tục, cho phép electron và "lỗ" mang điện tích dương di chuyển qua hàng rào.

Hướng của quỹ đạo cũng là một yếu tố quan trọng. Mỗi nguyên tử bao gồm 6 quỹ đạo hình thuỳ: 2 theo hướng dòng electron, 4 vuông góc với nguyên tử. Trong silicon bình thường, tất cả các quỹ đạo có cùng năng lượng, vì vậy không có sự ưu tiên về hướng. Nhưng nếu kéo dãn hàng rào ra, năng lượng của 2 quỹ đạo sẽ bị giảm xuống, khiến cho dòng electron di chuyển dễ dàng hơn dọc theo các quỹ đạo thẳng hàng. Tương tự, nén hàng rào lại sẽ khiến cho điện tích dương di chuyển thuận lợi hơn.

Mặc dù vậy, áp dụng nguyên lý này vào thực tiễn là một việc hết sức khó khăn. Bóng bán dẫn có những vùng silicon được bôi photpho nhằm tạo ra sự vượt trội về electron trong dải dẫn (silicon n) và những vùng bôi boron để tăng lượng lỗ mang điện tích dương (silicon p). Bí quyết của Intel nằm ở chỗ này: kéo dãn vùng silicon n đồng thời nén vùng silicon p. Nhờ đó, khả năng dẫn của điện tích dương tăng lên 25%, còn của electron tăng lên thêm 10%.

(Khánh Hà - Theo NewScientist)