Znajdź zawartość

Specjaliści z niemieckiej firmy Namlab GmbH stworzyli podstawy tranzystora polowego, który za pomocą sygnału elektrycznego można rekonfigurować tak, by działał jak tranzystor typu p lub typu n. Koncepcyjny uniwersalny tranzystor został opisany w artykule w Nano Letters. Niemcy zaprezentowali teoretyczne założenia tranzystora, jednak twierdzą, że bez najmniejszych problemów można zbudować takie urządzenie za pomocą technologii CMOS. Nowy tranzystor składa się z pojedynczego nanokabla o strukturze metal-półprzewodnik-metal, otoczonego dwutlenkiem krzemu. Elektrony i dziury przepływają ze źródła na jednym końcu nanokabla przez dwie bramki do drenu. Bramki w różny sposób kontrolują ruch elektronów i dziur. Jedna z nich decyduje o trybie pracy tranzystora wybierając, czy wykorzystuje elektrony czy dziury. Druga z nich kontroluje ich przepływ dobierając odpowiednio rezystancję. Niemcy zaprezentowali zatem całkowicie inne podejście niż spotykamy we współczesnych tranzystorach. Obecnie o tym, czy tranzystor będzie typu p czy n decyduje się na etapie produkcji za pomocą odpowiednich domieszek. Raz wybrany typ nie może już być zmieniony. W rekonfigurowalnym tranzystorze napięcie przyłożone do jednej z bramek decyduje o jego typie. Bariera Schottky’ego, która powstaje na styku metalu i półprzewodnika blokuje albo dziury, albo elektrony. Gdy zablokowane są elektrony, dziury przepływają i mamy do czynienia z tranzystorem typu p. Nieco inne napięcie spowoduje, że zablokowane zostaną dziury, a możliwy będzie ruch elektronów. Taki tranzystor może przeprowadzać operacje logiczne właściwe dla tranzystorów p i n. To z kolei oznacza, że może je zastąpić, co pozwoli na zmniejszenie liczby tranzystorów w układzie bez ograniczania jego funkcjonalności. Za tym idzie możliwość produkcji mniejszych układów scalonych, zużywających mniej energii i łatwiejszych oraz tańszych w chłodzeniu.

Specjaliści z IBM-a otworzyli pasmo wzbronione w tranzystorze polowym (FET) wykonanym z grafenu, pokonując tym samym jedną z ostatnich przeszkód na drodze do skomercjalizowania grafenowej elektroniki. Ich grafenowy FET, jak zapewniają, będzie w przyszłości mógł konkurować z tranzystorami CMOS. W grafenie w sposób naturalny nie występuje energetyczne pasmo wzbronione, które jest potrzebne do większości zastosowań elektronicznych. Możemy ogłosić, że otworzyliśmy pasmo o wartości do 130 meV w naszym dwuwarstwowym grafenowym tranzystorze polowym. Z pewnością można osiągnąć też pasma o wyższych wartościach - powiedział Phaedon Avouris z IBM-a. Otwarcie pasma pozwala na zastosowanie grafenu w elektronice oraz optoelektronice. Brak pasma wzbronionego w grafenie powoduje, że, pomimo iż ruchliwość elektronów w tym materiale jest znacznie wyższa niż w krzemie, to współczynnik on/off wynosi w nich zaledwie 10, podczas gdy w krzemie jest liczony w setkach. IBM poinformował, że po otwarciu pasma w temperaturze pokojowej udało się osiągnąć w grafenie współczynnik bliski 100, a gdy urządzenie jest schłodzone wzrasta on do 2000. Ekspertom udało się to wszytko osiągnąć głównie dzięki odizolowaniu bramki za pomocą polimeru. To zredukowało rozpraszanie elektronów, prowadząc do zwiększenia współczynnika on/off. Teraz badacze IBM-a rozpoczynają prace nad zmniejszeniem grubości warstwy izolującej, otwarciem szerszego pasma wzbronionego i zwiększeniem współczynnika on/off.