Двухслойный графен - основа высокоскоростных туннельных транзисторов нового типа

Структура транзистора


Исследователи из Московского физико-технического института (МФТИ) разработали структуру нового туннельного транзистора, основу которой составляют два слоя графена, формы углерода, кристаллическая решетка которого имеет одноатомную толщину. Произведенные учеными расчеты математических моделей показывают, что новые транзисторы имеют высокую эффективность с точки зрения расходуемой энергии и могут обеспечить работу на тактовых частотах, превышающих тактовые частоты используемых в современных микропроцессорах транзисторов на один-два порядка величины.

"В данном случае речь идет даже не об экономии электроэнергии" - рассказывает Дмитрий Свинцов, ученый кафедры Общей физики МФТИ, - "Потребляя меньше энергии, электронные компоненты нагреваются меньше и они в состоянии работать на более высоких тактовых частотах. Не в один гигагерц, а на десяти или даже ста гигагерцах".

Туннельные транзисторы, транзисторы, работающие за счет эффекта квантового туннелирования электронов, считаются одними из главных кандидатов на замену обычным транзисторам, которые работают за счет электронных барьеров, блокирующих прохождение электронов через канал транзистора. Основная проблема с обычными транзисторами заключается в том, что при попытках дальнейшего уменьшения их габаритных размеров эти барьеры получаются настолько узкими, что электроны без помех проходят сквозь них за счет другого явления - квантового туннелирования.

Туннельные транзисторы всегда работают только за счет явления туннелирования, а управление работой такого транзистора заключается в изменении вероятности того, что электрон успешно "перескочит" с одного электрода устройства на другой. Создавая новые транзисторы, ученые из МФТИ разработали специализированную математическую модель туннельного перехода, состоящего из двух слоев графена. Этот материал был выбран из-за того, что характеристики его валентной зоны и зоны проводимости имеют уникальную форму, коренным образом отличающуюся от формы этих характеристик всех полупроводниковых материалов.

Моделирование показало, что электроны, сгруппировавшиеся "на краях" характеристик графена, под воздействием небольшого электрического потенциала, приложенного к управляющему электроду транзистора, совершают "массовый" туннельный переход, вызывая резкое увеличение тока через транзистор. Именно это резкое увеличение при низком управляющем напряжении определяет высокое быстродействие и эффективность новых транзисторов.

"Следующим нашим шагом будет изготовление опытного образца полевого (FET) туннельного транзистора, измерение его основных параметров и сравнение экспериментальных данных с данными, полученными в результате расчетов математической модели" - рассказывает Дмитрий Свинцов в электронном письме к издательству IEEE Spectrum, - "С теоретической стороны данных исследований мы продолжим поиски других материалов, характеристики которых в области переноса электрических зарядов позволят нам реализовать еще более быстрое управление туннельным током через транзистор".

Ученые из МФТИ уже владеют технологией выращивания двойного слоя графена на основании из нитрида бора и технологией создания 10-нм промежутков между металлическими электродами транзистора. Тем не менее, для изготовления первых опытных образцов новых транзисторов им придется решить ряд проблем технического плана. И еще большее количество проблем им надо будет решить прежде, чем такие транзисторы пойдут в массовое производство.




Ключевые слова:
Транзистор, Полевой, Туннельный, Эффект, Электрон, Графен, Ток, Скорость, Энергия, Тактовая, Частота

Первоисточник

Другие новости по теме:
  • Созданные первые в своем роде транзисторы, полностью состоящие из углерода
  • Китайским ученым с помощью эффекта квантового туннелирования удалось увелич ...
  • Графеновые транзисторы радикально новой структуры способны работать на тера ...
  • Новый тип графенового транзистора можно рассматривать в качестве кандидата ...
  • Многослойный трехмерные графеновые транзисторы смогут стать заменой кремние ...

  • бесплатная юридическая консультация


    23 мая 2016 14:25
    #1 Написал: Bond013

    Публикаций: 0
    Комментариев: 274
    - рассказывает Дмитрий Свинцов,

    Чё этот Свинцов занимается не своим делом? Пусть исследует свинец, а графен оставит Графенову! Неподобство!!! Путину надо кляузу чиркануть!
        
    23 мая 2016 15:16
    #2 Написал: Zerger

    Публикаций: 0
    Комментариев: 776
    Печалька, что от Российских учёных почти всегда идут "сырые" новости, нет конкретики, изготовленных портатипов... всё выглядит как "худая" рекламма, все такое чувство что тебе если и не соврали но преувеличили в 10 раз.

    Было бы круто увидеть фото готового портатипа и чёткие комментарии, я бы порадовался, а так такое чувство как кашу по тарелке размазали и "НА еШЬ!".


    --------------------
        
    23 мая 2016 16:25
    #3 Написал: enigman

    Публикаций: 0
    Комментариев: 168
    Цитата: Zerger
    почти всегда идут "сырые" новости, нет конкретики, изготовленных портатипов

    Так это не только в России, полно подобных новостей из разных стран. Придумали, смоделировали и т.п. Конкретика с рабочими образцами обычно в новостях уже и не появляется - нет эффекта новизны.
    Вообще же это обычная практика. Современный ученый не может всю жизнь работать над готовым изобретением. Сделал успешный шаг - накатал статью, получилось сделать второй - накатал следующую и т.д. шаг за шагом, иначе можно приоритет потерять и финансирование не получить.
        
    23 мая 2016 22:23
    #4 Написал: kolik777

    Публикаций: 0
    Комментариев: 16
    2Zerger
    Что Вы имеете в виду под "портатипами"? ;)
        
    24 мая 2016 12:28
    #5 Написал: Zerger

    Публикаций: 0
    Комментариев: 776
    kolik777, сори =) "прототипы"


    --------------------
        
    24 мая 2016 12:41
    #6 Написал: beany85

    Публикаций: 0
    Комментариев: 1018
    Цитата: kolik777
    Что Вы имеете в виду под "портатипами"? ;)
    ну очевидно же, что прототипами, очепятка...

    Zerger, ну зачем вы так? Написано же, что в теории разобрались, модельку сварганили, двухслойный графен добывать научились и 10нм технологию освоили - дальше дело времени bully . А учитывая нынешнее отечественное финансирование времени это может занять очень много. На главное то что? Правильно - статейку опубликовать, дабы привлечь побольше инвесторов.


    --------------------
        
    24 мая 2016 13:25
    #7 Написал: БУЛЬБА

    Публикаций: 0
    Комментариев: 0
    kolik777, портативные типы наподобие желудочный колик 777
        

    Информация

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