Как заменить кремний металлом в транзисторах?

17 Июля 2017 в 17:35, Олег Довбня 3 925 просмотров 8

Для транзистора важны свойства полупроводника. Современные транзисторы основаны преимущественно на кремнии. Ученые постоянно ищут замену этому материалу. В качестве одной из альтернатив кремнию рассматривается даже углерод. Но, оказывается, эту роль может сыграть и металл, не являющийся полупроводником. Как такое возможно?

В современном компьютерном чипе количество транзисторов порой исчисляется миллиардами. Изготавливаемые сейчас транзисторы базируются на полупроводниковых материалах, обычно это кремний.

Спрос на компьютерные чипы для ноутбуков, планшетов и смартфонов продолжает расти, а это значит, что рассматриваются и новые технологии производства этих важнейших компонентов, способные сделать их более гибкими и энергоэффективными и при этом разумеется, недорогими.

Группа во главе с доктором Кристианом Клинке (Christian Klinke) из Гамбургского университета достигла успеха в производстве транзисторов, которое основано на совсем ином принципе, чем тот, что сейчас применяется в промышленности. В рамках новой разработки применяются металлические наночастицы, которые настолько малы, что уже не проявляют свойств металла под воздействием электрического тока, но проявляют себя в качестве энергетического зазора (energy gap), причиной которого является кулоновское отталкивание электронов друг от друга.

Под воздействием управляющего напряжения происходит энергетический сдвиг этого зазора, и ток таким образом может включаться и отключаться. В отличие от прежних попыток создать подобное техническое решение, наночастицы не являются индивидуальной структурой покрытия, нанесение которого является очень сложным производственным процессом, а свойства подобных компонентов ненадежны. Вместо этого наночастицы наносятся в качестве тонкой пленки высотой всего в один слой наночастиц. Применяя этот метод, можно сделать электрические характеристики девайсов настраиваемыми и почти идентичными.

Эти кулоновские транзисторы обладают тремя основными преимуществами, которые делают их интересными для последующего коммерческого применения. Прежде всего, синтез металлических наночастиц в рамках коллоидной химии является очень хорошо управляемым и масштабируемым процессом. В результате получаются очень маленькие нанокристиллы, которые могут храниться в растворах и могут быть легко использованы.

Технология Ленгмюра — Блоджетт позволяет создавать высококачественные однослойные пленки и может быть также применена в промышленных масштабах. Таким образом, новая разработка позволяет использовать стандартные литографические методы для конструирования компонентов и интеграции их в электрические схемы, которые позволяют сделать девайсы недорогими, гибкими и доступными для изготовления в рамках индустрии.

Транзисторы, которые получаются в результате их производства по рассматриваемому методу, более чем в 90% случаев проявляют способности к переключению и функционируют при температуре вплоть до комнатной. Недорогие транзисторы и компьютерные чипы, которые могут быть произведены по данному методу, характеризуются сниженным энергопотреблением. В будущем вероятно применение данной технологии в промышленности. Результаты рассматриваемого исследования были опубликованы научным журналом Science Advances.

Научный интерес представляет в рамках исследования и тот факт, что металлические частицы проявляют свойства, подобные свойствам полупроводника. Причиной тому — их маленький размер. Разумеется, еще предстоит проделать немалую исследовательскую работу, но то, что уже сделано, показывает: альтернатива привычным транзисторам существует, и она может в будущем найти себе применение в различных устройствах.

Разработка группы ученых может использоваться не только в качестве транзисторов. Интересна также возможность ее применения в качестве химических сенсоров, поскольку промежутки между наночастицами, работающие в качестве туннельных барьеров, высокочувствительны к химическим покрытиям.

Насколько перспективен, по вашему мнению, новый метод производства транзисторов?

По материалам sciencedaily.com

Как заменить кремний металлом в транзисторах?

Приложение
Hi-News.ru

Новости высоких технологий в приложении для iOS и Android.

8 комментариев

  1. Shadow006

    И почему не указано какие именно металлы первые кандидаты для данной технологии?

  2. botan

    Хороший вопрос! Остановимся на магнитном поле если оно не будет влиять то можно обсуждать дальше...... (отправлено из приложения Hi-News.ru)

  3. BAZZINGA

    А можете ссылку на статью оригинальную дать, а то местами дичь какая-то написана

  4. incofcap

    Интересно, почему у меня при слове наночастицы, сразу в голове всплывает сколково и разворовывание денег?

  5. Evernight

    D (отправлено из iOS приложения Hi-News.ru)

  6. botan

    Мне понравился проект. Добыча энергии из любого радиоактивного элемента. Даже отработка ..... Блуждающий атом попадает в решётки и стукаясь о стенки создаёт энергию. Эта новость была? Может я пропустил..... (отправлено из приложения Hi-News.ru)

Новый комментарий

Для отправки комментария вы должны авторизоваться или зарегистрироваться.