Создан новый класс пьезоэлектрических устройств

Исследователи их Института технологии штата Джорджия разработали новый класс электронных логических устройств, в которых ток переключается электрическим полем, сгенерированным приложением механического напряжения к нанопроволоке из окиси цинка.

Устройство, которое включает транзисторы и диоды, могло бы использоваться в нанометровой робототехнике, наноэлектромеханических и микроэлектромеханических системах. Механическое воздействие для создания напряжения может быть таким простым, как нажатие на кнопку, напряжение мускулов или движение компонентов робота.

Взамен использования электрического тока для изменения потенциала затвора, в новых логических устройствах переключающее поле создается посредством получаемого при деформации нанопроволок пьезоэлектрического эффекта, который создает электрический заряд в определенных кристаллических материалах.

Используя транзисторы на основе полученного эффекта, размещенные на гибкой полимерной подложке, исследователи продемонстрировали основные логические операции, включающие вентили NOR, XOR, NAND, а также функции мультиплексирования/демультиплексирования, просто прилагая различные типы напряжения к нанопроволокам из окиси цинка. Они также создали инвертер, разместив транзисторы с напрягаемым затвором на обеих сторонах гибкой подложки.

«Используя транзисторы с напрягаемым затвором в качестве строительных блоков, мы можем построить сложную логику, - сказал проф. Чжун Линь Ван (Zhong Lin Wang). – Впервые механическое воздействие используется для создания логических операций».

Транзистор изготавливается из одной нанопроволоки из окиси цинка, которая двумя концами – истоком и стоком – крепится к металлическими контактами к подложке из полимера. Изгибание устройства меняет их полярность при сжатии и растягивании противоположных сторон.

Устройства откликаются на очень слабые механические воздействия, работают на низких частотах, характерных для человека и окружающей среды, и не будут конкурировать с традиционными КМОП-транзисторами в высокочастотных приложениях.