Дебют беспереходного транзистора

 Первый беспереходный транзистор был создан исследователями из Ирландии. По их заявлению устройство, структура которого была предложена еще в 1925 г., но реализованная только сейчас, имеет почти «идеальные» электрические свойства. Потенциально оно могло бы оперировать быстрее и потреблять меньше, чем любой традиционный транзистор, присутствующий сегодня на рынке.

Все современные транзисторы содержат полупроводниковые переходы. Наиболее распространенным типом является p-n-переход, который формируется контактом между частями кремния с p- и n-типом проводимости соответственно. Другие типы переходов включают гетеропереход, который является просто p-n-переходом между двумя различными полупроводниками, и барьер Шотки между металлом и полупроводником.

Количество транзисторов в одном кремниевом микрочипе увеличивается экспоненциально, начиная с начала 1970-х, и сегодня достигает нескольких миллиардов. Однако, чем меньше транзистор, тем труднее создать высококачественные переходы. В частности, очень трудно изменять концентрацию примесей, когда расстояния становятся менее 10 нм. Беспереходный транзистор может, таким образом, способствовать дальнейшей миниатюризации чипов.

Теперь Жан-Пьер Колинь (Jean-Pierre Colinge) с коллегами из Национального института им. Тиндалля отказались от идеи перехода, а взамен этого вернулись к концепции, впервые предложенной в 1925 г. австро-венгерским физиком Юлиусом Эдгаром Лилиенфильдом (Julius Edgar Lilienfield). Запатентованное им «устройство для управления электрическим током» является простым резистором и содержит затвор, который управляет плотностью электронов и дырок, и, таким образом, значением тока.

Устройство версии ирландских исследователей содержит кремниевую нанопроволоку, ток в которой управляется кремниевым затвором, который отделяется от нанопроволоки тонким изолирующим слоем. Структура, по сути, очень проста и выглядит подобно телефонному кабелю, который зафиксирован на поверхности пластиковым зажимом. Кремниевая нанопроволока сильно легирована n-носителями, что делает ее отличным проводником. Однако сам затвор легирован p-носителями, и его присутствие оказывает эффект обеднения количества электронов в области нанопроволоки, расположенной под затвором.

Если напряжение прикладывается вдоль нанопроволоки, то ток не может течь через эту обедненную область. Согласно Колинь, эта область «сжимает» ток в нанопроволоке подобно тому, как поток воды в рукаве прекращается, если тот пережать. Однако, если напряжение прикладывается к затвору, эффект сжатия уменьшается и ток начинает течь.

Эта структура просто создается даже в нанометровой шкале, что приведет к снижению стоимости по сравнению с обычными транзисторами. Устройство имеет также почти идеальные электрические свойства и ведет себя подобно большинству высококачественных транзисторов.

Ready, set, buy! Посібник для початківців - як придбати Copilot для Microsoft 365