Сверхминиатюрный транзистор состоит из нанотрубки с атомной спиралью внутри

Исследователи из Университета Пердью (штат Индиана), работающие в сотрудничестве с учёными из Мичиганского технологического университета, Вашингтонского университета в Сент-Луисе и Техасского Университета в Далласе, нашли материал, который позволяет делать транзисторы диаметром всего 2 нанометра. Это на порядок меньше транзисторов из объёмного кремния, имеющихся сегодня на рынке.

Два года назад та же группа инженеров из Пердью объявила о создании теллурена — 2D-материала, состоящего из атомов редкоземельного элемента теллура. Они показали тогда, что полевые транзисторы, изготовленные из такого материала, могут пропускать больше электрического тока, то есть быть более эффективными.

На этот раз, в статье, опубликованной журналом Nature Electronics, те же исследователи рассказали о результатах экспериментов с одномерной модификацией этого материала.

Один из путей уменьшения габаритов полевых транзисторов заключается в создании затворов, окружающих тонкие нанопровода. Самым тонким нанопроводом может быть цепочка атомов. Именно с выращивания такой цепочки авторы начали своё исследование, а группа из Вашингтонского университета параллельно моделировала поведение одномерного теллура.

Исследователи были удивлены, обнаружив, что атомы теллура в 1D-цепях не выстроены в прямую линию, как, например, атомы кремния, а отклоняются в стороны, из-за чего цепочка принимает змеевидную форму. Эти изгибы хорошо видны на изображениях, полученных с помощью просвечивающего электронного микроскопа (TEM). Их объясняют действием сил Ван-дер-Ваальса, заставляющих цепочку атомов скручиваться в спираль подобно молекуле ДНК.

Именно эта уникальная особенность, по словам учёных, делает теллур самым эффективным материалом для одномерных нанопроводов. Для получения транзистора они надёжно изолировали спираль теллура внутри нанотрубки, которую в Мичиганском технологическом университете вырастили из высококачественного нитрида бора.

«Это исследование рассказывает больше о перспективном материале, способном обеспечить более быстрые вычисления с очень низким энергопотреблении при использовании этих крошечных транзисторов, — заявил Джо Цю (Joe Qiu) из Исследовательского бюро армии США, финансировавшего эту работу. — Эта технология может иметь важные приложения для армии».