Высокоэффективные, кремниевые транзисторы, управляющие электронными устройствами, становятся все меньше и меньше, позволяя компьютерам и смартфонам, работать быстрее, потребляя при этом меньше энергии. Но даже кремний имеет свои пределы, поэтому команда ученых университетов Техаса, Калифорнии, Стэнфорда, в сотрудничестве с экспертами Национальной лаборатории Лоуренса Беркли, создали самый миниатюрный транзистор с использованием новых материалов.
Ведущий разработчикMoon Kim говорит, что новый транзистор меньше, чем минимально возможный транзистор на кремниевой основе. «Кремниевые транзисторы приближаются к пределу своего размера. Наше исследование дает новое понимание возможности выйти за пределы конечного предела масштабирования кремния». отметил Kim.
Исследователи изготовили транзистор и выполнили теоретическое моделирование, а также физически охарактеризовали устройство с помощью электронного микроскопа атомного разрешения. Kim поясняет: «На сегодняшний день, лучший кремниевого транзистора имеет доступную длину затвора больше, чем 10 нанометров. Теоретически, нижний предел для кремниевых транзисторов составляет около 5 нм. Устройство, которые мы демонстрируем, имеет размер ворот 1 нанометр, примерно на порядок меньше. Это обеспечивает возможность уменьшить размер компьютерной микросхемы довольно значительно».
Одной из проблем при проектировании маленьких транзисторов является то, что электроны могут случайным образом проникнуть через ворота, когда ток отключен. Уменьшение этой утечки является одним из приоритетов. «Устройство, которое мы продемонстрировали, показывает более чем на два порядка уменьшение утечки тока, в сравнении с кремниевым устройством, что приводит к снижению потребления электроэнергии», говорят изобретатели.
Kim и его коллеги построили прототип устройства из нового класса полупроводниковых материалов, называемых переходные металлы Дихалькогениды или ПМДС. В частности, их экспериментальное устройство использует дисульфид молибдена для канала материала и однослойные углеродные нанотрубки для ворот. Разработчики говорят, что есть много технических проблем, прежде чем новый транзистор будет возможен в крупномасштабном производстве для практического применения.