Michael Quin
Мельбурнский королевский технологический университет, Австралия
Согласно новым исследованиям, секретным ингредиентом для более мощной электроники следующего поколения может быть воздух
Исследователи из RMIT (Мельбурнский королевский технологический университет) создали новый тип транзистора – строительный блок всех электронных устройств. Вместо электрических токов, идущих через кремний, в этих транзисторах электроны проходят через узкие воздушные промежутки, где они могут перемещаться беспрепятственно, как в космосе.
 |
| В новом бескремниевом транзисторе электроны пролетают через наноразмерный воздушный промежуток между двумя металлическими электродами. |
Устройство, представленное в журнале Американского химического общества Nano Letters, полностью исключает использование любого полупроводника, что делает его более быстрым и менее подверженным нагреванию.
По словам ведущего автора исследования, кандидата наук Группы микросистемных исследований RMIT Шрути Нирантар (Shruti Nirantar), эта перспективная концепция может революционизировать электронику.
 |
| Шрути Нирантар. |
«Каждый компьютер и телефон содержат миллионы и миллиарды электронных транзисторов, сделанных из кремния, но эта технология приближается к своим физическим пределам, когда атомы кремния мешают движению тока, ограничивая скорость и вызывая выделение тепла, – сказала Нирантар. – В наших транзисторах с воздушным каналом ток течет через воздух, поэтому его ничто не тормозит, и нет сопротивления в материале, из-за которого происходит нагрев».
Закон Мура
Мощность компьютерных микросхем – или количество транзисторов, втиснутых на кремниевый кристалл, – в течение десятилетий примерно удваивалась каждые два года. Но этот темп развития, известный как Закон Мура, в последние годы замедлился, несмотря на то, что инженеры изо всех сил пытаются уменьшать размеры транзисторов, которые и так уже стали меньше самых мелких вирусов.
Нирантар считает, что их исследование является перспективным направлением для наноэлектроники и ответом на ограничение кремниевой электроники.
«Эта технология просто означает другой подход к миниатюризации транзистора в попытке поддержать закон Мура еще несколько десятилетий», – сказала Шрути.
Новый путь вперед
Руководитель исследовательской группы доцент Шарат Шрирам (Sharath Sriram) сказал, что проект устраняет серьезный недостаток традиционных транзисторов с твердым каналом – они заполнены атомами, а это означает, что проходящие через них электроны сталкиваются, тормозятся и теряют энергию в виде тепла.
«Представьте, что вы идете по переполненной народом улице, чтобы добраться от точки А до точки Б. Толпа тормозит ваше движение и истощает вашу энергию, – сказал Шрирам. – Путешествие в вакууме, напротив, похоже на пустую автостраду, где вы можете ездить быстрее и тратить меньше энергии».
Но при всей привлекательности и очевидности вакуумной концепции, решения, направленные на увеличение скорости транзисторов, также намного увеличивают их размеры, лишая технологию практической ценности.
«Мы решаем эту проблему, создавая наноразмерные зазоры между двумя металлическими точками. Ширина зазора составляет всего несколько десятков нанометров, что в 50,000 раз меньше толщины человеческого волоса, но этого достаточно, чтобы обмануть электроны, заставив их думать, что они перемещаются через вакуум и воссоздают для себя виртуальное космическое пространство в наноразмерном воздушном промежутке», – сказал он.
Наноразмерное устройство разрабатывается с учетом совместимости с современными промышленными технологиями разработки и производства. Оно также найдет применение в космосе – как электроника, устойчивая к радиации, и как источник электронов для управления и позиционирования «наноспутников».
«Это шаг к захватывающей технологии, целью которой является создание чего-то из ничего, чтобы значительно увеличить скорость электроники и не терять быстрые темпы технического прогресса», – сказал Шрирам.
