Созданы первые транзисторы, не содержащие полупроводниковых материалов

Нанотрубка BNNT с квантовыми точками


Ученые из Мичиганского технологического университета, возглавляемые профессором физики Йок Хин Яп (Yoke Khin Yap), создали электронное устройство, действующее на основе эффекта квантового туннелирования, которое работает подобно полевому FET-транзистру. При этом, новый "квантовый" транзистор полностью работоспособен при обычной комнатной температуре и не содержит никаких полупроводниковых материалов.

Основой нового транзистора является нанотрубка из нитрида бора (boron nitride nanotubes, BNNT), в которую в определенных местах включены квантовые точки (quantum dots), сделанные из золота. Когда к этому устройству прикладывают напряжение достаточного потенциала, оно переключается из изолирующего в токопроводящее состояние. Когда приложенное напряжение снижается ниже какого-то уровня или отключается совсем, структура транзистора возвращается к своему исходному, изолирующему состоянию.

Отличительной особенностью "квантового" транзистора является полное отсутствие каких-либо токов утечки, стекающих из золотых квантовых точек через нанотрубки BNNT. Токи в этом устройстве текут только через квантовые точки благодаря эффекту туннелирования, что делает этот транзистор близким по характеристикам к идеальному транзистору. Следует заметить, что токи утечки являются бичом полупроводниковых транзисторов, за счет них тратится впустую некоторое количество энергии, выделяется лишнее тепло и снижается надежность работы электронных устройств в целом.

Снимок нанотрубки с квантовыми точками


Золотые квантовые точки, размером около трех нанометров, устанавливаются на внешней части нанотрубки BNNT с помощью лазера. Высокая точность позиционирования лазера позволяет добиться равномерного размещения квантовых точек по всей поверхности нанотрубок и выдержать строго заданное расстояние между ними. Благодаря участию в данных исследованиях ученых из Национальной лаборатории Ок-Ридж удалось установить на концах нанотрубок BNNT токосъемные и токоподводящие электроды специальной формы.

Когда на подключенные к нанотрубке с золотыми квантовыми точками электроды было подано электрическое напряжение достаточного потенциала, произошло следующее - электроны начали проходить через нанотрубку, "перепрыгивая" за счет квантового туннелирования от одной золотой точки к другой, т.е. через транзистор потек электрический ток. Квантовые точки настолько малы, что за один раз в них может уместиться всего один электрон, а из-за строго выдержанного расстояния между квантовыми точками электроны всегда движутся по одному и тому же пути. Такие особенности функционирования "квантового" транзистора делают его устройством с невероятно стабильными электрическими характеристиками, слабо зависящими от всевозможных внешних условий.

Еще одним несомненным преимуществом нового транзистора являются его малые размеры, один микрон длиной и 20 нанометров шириной. "В теории, размеры каналов квантового туннелирования могут быль миниатюризированы до крайне малого размера, когда расстояние между электродами будет составлять лишь малую часть нанометра" - пишут ученые в официальном заявлении, - "Это именно те размеры, в которых будет нуждаться электроника через какое-то время".




Ключевые слова:
Транзистор, Полевой, Квантовая, Точка, Туннелирование, Эффект, Золото, Нанотрубка, Нитрид, Бор, Электрон, Напряжение, Ток, Полупроводник

Первоисточник

Другие новости по теме:
  • Двухслойный графен - основа высокоскоростных туннельных транзисторов нового ...
  • Ученые впервые реализовали технологии квантовых вычислений при помощи обычн ...
  • Создан лазер, размером с рисовое зерно, накачка которого производится едини ...
  • Новый тип графенового транзистора можно рассматривать в качестве кандидата ...
  • Создание одноатомного транзистора обещает скорый прорыв в области квантовых ...




  • 4 июля 2013 08:16
    #1 Написал: Zynaps

    Публикаций: 0
    Комментариев: 181
    :) Это похоже уже вершина электроники на транзисторах, быстрее и экономичнее будут уже только чисто квантовые компьюетеры.
        
    4 июля 2013 09:01
    #2 Написал: FomaNeverujuwij

    Публикаций: 0
    Комментариев: 3870
    расстояние между электродами будет составлять лишь малую часть нанометра

    А зачем тогда будут нужны нанотрубки с этими квантовыми (простите Zynaps за употребление этого ненавистного Вам термина wink ) точками, ведь электроны смогут свободно туннелироваться с одного электрода прямо на другой, минуя промежуточные этапы?


    --------------------
        
    4 июля 2013 09:35
    #3 Написал: Glenfiddich

    Публикаций: 0
    Комментариев: 199
    wink


    --------------------
        
    4 июля 2013 14:16
    #4 Написал: Zynaps

    Публикаций: 0
    Комментариев: 181
    FomaNeverujuwij, да пожалуйста, говорите сколько хотите, ради бога. Если употребление "квант" уместно и попросту необходимо, то тогда все здраво и по смыслу логично. А когда логично, то лишних вопросов не задают.
        
    4 июля 2013 19:53
    #5 Написал: apocat

    Публикаций: 0
    Комментариев: 50
    Квантово о кванте квантуется :)
    Золотые квантовые точки, размером около трех нанометров, устанавливаются на внешней части нанотрубки BNNT с помощью лазера.
    Ну а если серьезно то квантовые точки впервые были получены в начале 80-х... так что не так уж и стремительно развивается эта тема. Это в ответ к FomaNeverujuwij
    Просто в последнее время это стало отчасти модно... "нано-технологии" даже ушли на второй план :)
        
    5 июля 2013 10:17
    #6 Написал: viralig

    Публикаций: 0
    Комментариев: 0
    Все развивается поступательно. Только вот нюанс в том, как скоро ту или иную технологию можно пустить на поток. Да интересная технология, вот только прототип может никогда и не выбраться за стенки лаборатории.
        

    Информация

    Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии к данной публикации.