10 несподіваних фактів про НАСА
20 Липня , 2017
Хеді Ламар винахідниця сучасного зв’язку
20 Липня , 2017

Як замінити кремній металом в транзисторах?

Для транзистора важливі властивості напівпровідника. Сучасні транзистори створені переважно на кремнії. Вчені постійно шукають заміну цьому матеріалу. В якості однієї з альтернатив кремнію розглядається навіть вуглець. Але, виявляється, цю роль може зіграти і метал, що не є напівпровідником. Як таке можливо?

У сучасному комп’ютерному чіпі кількість транзисторів часом обчислюється мільярдами. Транзистори, що виготовляються зараз, базуються на напівпровідникових матеріалах, зазвичай це кремній.

Попит на комп’ютерні чіпи для ноутбуків, планшетів і смартфонів продовжує зростати, а це значить, що розглядаються і нові технології виробництва цих найважливіших компонентів, здатні зробити їх більш гнучкими і енергоефективними і при цьому зрозуміло, недорогими.

Група на чолі з доктором Крістіаном Клінке (Christian Klinke) з Гамбурзького університету досягла успіху у виробництві транзисторів, які базується на зовсім іншому принципі, ніж той, що зараз застосовується в промисловості. В рамках нової розробки застосовуються металеві наночастинки, які настільки малі, що вже не виявляють властивостей металу під впливом електричного струму, але проявляють себе в якості енергетичного зазору (energy gap), причиною якого є кулонівське відштовхування електронів один від одного.

Під впливом керуючої напруги відбувається енергетичний зсув цього зазору, і струм таким чином може вмикатись і вимикатись. На відміну від попередніх спроб створити подібне технічне рішення, наночастки не є індивідуальною структурою покриття, нанесення якого є дуже складним виробничим процесом, а властивості подібних компонентів ненадійні. Замість цього наночастинки наносяться як тонка плівка висотою лише в один шар наночастинок. Застосовуючи цей метод, можна зробити електричні характеристики девайсів налаштованими і майже ідентичними.

Ці кулонівських транзистори володіють трьома основними перевагами, які роблять їх цікавими для подальшого комерційного застосування. Насамперед, синтез металевих наночастинок в рамках колоїдної хімії є дуже добре керованим і масштабованим процесом. В результаті виходять дуже маленькі нанокристили, які можуть зберігатись в розчинах і можуть бути легко використані.

Технологія Ленгмюра — Блоджет дозволяє створювати високоякісні одношарові плівки і може бути застосована в промислових масштабах. Таким чином, нова розробка дозволяє використовувати стандартні літографічні методи для конструювання компонентів та інтеграції їх в електричні схеми, які дозволяють зробити девайси недорогими, гнучкими і доступними для виготовлення.

Транзистори, які виходять в результаті їх виробництва по даномуо методу, більш ніж у 90% випадків виявляють здібності до перемикання і функціонують при температурі аж до кімнатної. Недорогі транзистори та комп’ютерні чіпи, які можуть бути зроблені за даним методом, характеризуються зниженим енергоспоживанням. У майбутньому, ймовірне застосування даної технології в промисловості. Результати дослідження були опубліковані науковим журналом Science Advances.

Науковий інтерес в рамках дослідження представляє і той факт, що металеві частинки проявляють властивості, подібні до властивостей напівпровідника. Причиною тому — їх маленький розмір. Зрозуміло, ще належить виконати велику дослідницьку роботу, але те, що вже зроблено, показує: альтернатива звичним транзисторам існує, і вона може в майбутньому знайти собі застосування в різних пристроях.

Розробка групи вчених може використовуватись не тільки в якості транзисторів. Цікава також можливість її застосування в якості хімічних сенсорів, оскільки проміжки між наночастинками, які працюють як тунельні бар’єри, високочутливі до хімічних покриттів.

За матеріалами sciencedaily.com

Залишити відповідь

Увійти за допомогою: 
Inline
Inline