Powstał 1-nanometrowy tranzystor

[KopalniaWiedzy.pl 357]

Od około dekady naukowcy ostrzegają, że zbliżamy się do fizycznych granic pomniejszania podstawowego układu elektronicznego - tranzystora. Prawa fizyki nie pozwalają na stworzenie z konwencjonalnych półprzewodników bramki tranzystora o długości mniejszej niż 5 nanometrów. Obecnie powszechnie stosuje się bramki 20-nanometrowe, zatem jesteśmy bardzo blisko wspomnianej granicy. Okazuje się jednak, że nie wszystkie prawa fizyki stanowią nieprzekraczalną barierę.

Ali Javey z Lawrence Berkeley National Laboratory stoi na czele grupy naukowej, która stworzyła działający tranzystor z bramką o długości 1 nanometra. Zbudowaliśmy najmniejszy tranzystor w historii. Długość bramki definiuje rozmiary tranzystora. Zbudowaliśmy więc 1-nanometrowy tranzystor i wykazaliśmy, że przy odpowiednim doborze materiałów mamy spore możliwości pomniejszenia elektroniki - stwierdził Javey.

Kluczem do sukcesu było wykorzystanie węglowych nanorurek i disiarczku molibdenu (MoS₂), lubrykantu silnikowego dostępnego powszechnie w handlu.

Osiągnięcie zespołu Javeya oznacza, że prawo Moore'a może obowiązywać jeszcze przez dłuższy czas. Przemysł półprzewodnikowy od dawna uważał, że żadna bramka mniejsza od 5 nanometrów nie będzie działała, więc w ogóle nie rozważano budowy tak małych tranzystorów. Nasze badania dowodzą, że tranzystory mniejsze niż 5 nanometrów nie powinny być z góry odrzucane. Przemysł wykorzystuje krzem do granic możliwości. Zastępując krzem disiarczkiem molibdenu możemy stworzyć tranzystory z bramką o długości zaledwie 1 nanometra - mówi Sujay Desai, student biorący udział w pracach nad tranzystorem.

Zasadniczymi elementami tranzystora są źródło, dren i bramka. Elektrony przepływają od źródła do drenu, a przepływ kontrolowany jest przez bramkę. Zarówno krzem jak i MoS₂ mają krystaliczną strukturę, jednak elektrony przepływające przez krzem zachowują się jakby miały mniejszą masę i napotykają na mniejszy opór. Jest to zaleta przy bramkach o długości 5 nanometrów lub większej. Jednak przy krótszych bramkach pojawia się zjawisko tunelowania i bramka nie jest w stanie powstrzymać elektronu przed przepłynięciem od źródła do drenu. To oznacza, że nie można wyłączyć tranzystora i kontrolować elektronów - stwierdza Desai.

Jako, że elektrony przepływające przez MoS₂ są "cięższe", ich ruch można kontrolować za pomocą mniejszych bramek. Ponadto MoS₂ może być produkowany w płachtach o grubości zaledwie 0,65 nanometra, z niższą stałą dielektryczną, która jest wskaźnikiem zdolności materiału do przechowania energii w formie pola elektrycznego. Obie te właściwości w połączeniu z masą elektronu pozwalają na lepszą kontrolę przepływu elektronów nawet gdy długość bramki wynosi zaledwie 1 nanometr.
Uczeni, gdy już zdecydowali się na wykorzystanie disiarczku molibdenu w miejsce krzemu musieli jeszcze zbudować bramkę. Współczesne techniki litograficzne nie działają dobrze w tak małych skalach, dlatego też wykorzystano węglowe nanorurki, których średnica wynosi 1 nanometr. W ten sposób powstał nowy tranzystor, a eksperymenty wykazały, że pozwala on na efektywne kontrolowanie przepływu elektronów.

Ali Javey podkreśla, że dotychczas stworzono tylko pojedynczy prototyp. Nie umieściliśmy jeszcze naszych tranzystorów w układzie scalonym i nie upakowaliśmy tam miliardów takich urządzeń. Nie stworzyliśmy też procesów produkcyjnych, które pozwoliłyby na redukcję oporu pasożytniczego w urządzeniu. Jednak nasze prace wykazały, że nie jesteśmy już ograniczeni 5-nanometrową bramką. Prawo Moore'a będzie obowiązywało nieco dłużej.

« powrót do artykułu

[Robin_Otzi 0]

Czy ktoś słyszał o cięższych elektronach!!!

Tyle lat studiów na marne :'( bo mnie uczyli, że elektrony mają równą (znikomo małą) wagę!

Może coś translator źle zadziałał?

A sama technologia jeśli w ogóle będzie przydatna to za co najmniej 10-15 lat, gdy nauczymy się sterować produkcją nanorurek!

[raweck 10]

A czy budowy tak małego tranzystora nie dokonano już 15 lat temu?

https://www.newscientist.com/article/dn979-buckled-nanotubes-make-tiny-transistors

https://pl.wikipedia.org/wiki/Tranzystor

[thikim 119]

Konkretnie to chodzi tu o tranzystor z bramką o długości 1 nm o konwencjonalnej budowie. Innych konstrukcji to nie wyklucza. I takie inne istnieją.

[pio 5]

Czy ktoś słyszał o cięższych elektronach!!!

Tyle lat studiów na marne :'( bo mnie uczyli, że elektrony mają równą (znikomo małą) wagę!

Może coś translator źle zadziałał?

Patrz https://pl.wikipedia.org/wiki/Masa_efektywna

Edytowane 10 października 2016 przez pio

[thikim 119]

 

 

jednak elektrony przepływające przez krzem zachowują się jakby miały mniejszą masę i napotykają na mniejszy opór

Jak zresztą wyżej link wyjaśnia.

 

 

A sama technologia jeśli w ogóle będzie przydatna to za co najmniej 10-15 lat, gdy nauczymy się sterować produkcją nanorurek!

Niekoniecznie. Wykorzystano nanorurki dziś bo nie dało się tego zrobić obecną litografią. Za 10 lat może będzie to można zrobić przy pomocy litografii bez nanorurek.

Nanorurki już wykorzystywano do tranzystorów.