LATTICE – Laboratorium, które zmienia reguły gry w elektronice nowej generacji
Na terenie CEZAMAT-u działa laboratorium LATTICE, w którym naukowcy z Politechniki Warszawskiej prowadzą zaawansowane prace nad materiałami dwuwymiarowymi. Zespół dysponuje najnowocześniejszym sprzętem klasy przemysłowej pozwalającym na syntezę materiałów 2D i ich heterostruktur. Naukowcy koncentrują się na rozwiązaniach dla elektroniki nowej generacji, takich jak tranzystory, fotodetektory czy systemy neuromorficzne.
– Bazą naszej pracowni jest maszyna do metaloorganicznego chemicznego osadzania z fazy gazowej, czyli reaktor MOCVD (ang. metal-organic chemical vapour deposition) – mówi dr inż. Jakub Sitek, jeden z liderów zespołu. – Dzięki niej możliwy jest wzrost materiałów 2D w skali półprzemysłowej. Nasz cel to wytwarzanie materiałów dwuwymiarowych dla elektroniki, czyli tranzystorów, fotodetektorów, sensorów, optoelektroniki.
Na czym polega fenomen rozwiązań opartych o 2D? Kluczowe hasło to miniaturyzacja. Gordon Moore, współzałożyciel Intela, przewidział, że liczba tranzystorów w układach scalonych będzie podwajać się co dwa lata.
„Rozmiar tranzystorów malał, niczym w wyścigu o nadążenie za wizją Moore’a. Fizyczne możliwości ‘upychania’ ich na krzemowym rdzeniu również jednak maleją, odwrotnie niż światowe zapotrzebowanie na wydajną, energooszczędną i niezawodną elektronikę”.
Rozwiązaniem i alternatywą dla wartościowej, choć współcześnie niewystarczającej technologii, opartej na monokryształach krzemu, są właśnie materiały dwuwymiarowe. – Mogą zrewolucjonizować elektronikę, którą znamy, a to dzięki temu, że w przeciwieństwie do krzemu działają przy grubościach atomowych, otwierając dalsze możliwości miniaturyzacyjne – podkreśla dr Sitek. – Miniaturyzacja oznacza z kolei szereg dodatkowych korzyści, jak choćby niższe zużycie prądu.
W świecie 2D można układać różne warstwy jak klocki, tworząc metamateriały o unikalnych, wcześniej nieosiągalnych właściwościach. To właśnie ta elastyczność projektowania sprawia, że rozbudzają one wyobraźnię zarówno naukowców, jak i przemysłu.
– Przemysł zainwestował mnóstwo czasu i środków w technologię krzemową i tak łatwo jej nie porzuci – przyznaje dr Sitek. – Krokiem pośrednim jest integracja 2D z 3D, natomiast w naszej ocenie, w tym momencie, nie warto skupiać się na takich hybrydach. Nas interesują przede wszystkim unikatowe rozwiązania oparte o 2D, np. architektury neuromorficzne.
Na świecie tylko kilka grup badawczych pracuje nad wykorzystaniem MOCVD do produkcji materiałów 2D. Prym wiedzie amerykański Penn State. Zespół LATTICE jest jedynym w Polsce, który tak intensywnie rozwija tę technologię dla elektroniki.
Obecnie naukowcy z Politechniki Warszawskiej testują pierwsze próbki. Pracują nad osiągnięciem złotego standardu – etapu, w którym materiały 2D znajdą zastosowanie w działających, skalowalnych urządzeniach.
W skład zespołu LATTICE wchodzą: dr inż. Jakub Sitek, dr Iwona Pasternak, dr Abinash Adhikari, mgr inż. Alicja Kądziela oraz dr hab. inż. Włodzimierz Strupiński. Laboratorium funkcjonuje w ramach grupy badawczej prof. Mariusza Zdrojka.
Innowacyjna platforma do syntezy materiałów 2D i ich heterostruktur dla elektroniki nowej generacji powstała dzięki dofinansowaniu Ministerstwa Edukacji i Nauki w wysokości 9,3 mln PLN.
Zapraszamy na TEK.day Gdańsk, 11 września 2025. Zapisz się tutaj!
