Topologisia ja muita vähällä toimivia transistoreita

Australialaisen Monash-yliopiston ja sikäläisen FLEET-organisaation tutkijat ovat askeleen lähempänä ratkaisun löytymistä nykyaikaisen tietoliikenteen ja tietojenkäsittelyn hukkaan menevän energian minimoimiseksi.

He ovat ensimmäistä kertaa onnistuneesti vaihtaneet topologisen eristeen on ja off -tiloja sähkökentän avulla. Eli materiaalista voidaan luoda toimiva topologinen transistori. Sellaiset hukkaisivat paljon vähemmän energiaa kuin tavanomainen transistori.

Tieto- ja viestintätekniikka kuluttaa globaalisesti nykyään 8 % sähköstä ja se kaksinkertaistuu joka vuosi.

Topologiset eristeet käyttäytyvät sisätiloiltaan sähköisinä eristeinä, mutta voivat kuljettaa virtaa reunapintojaan pitkin lähes olemattomalla energiahävikillä.

Vaikka vaihdettavia topologisia eristeitä on ehdotettu teoriassa, tämä on ensimmäinen kerta, kun kokeilu on osoittanut, että materiaali voi vaihtaa tilaansa huoneenlämmössä, mikä on ratkaisevan tärkeää elinkelpoiselle korvaavalle teknologialle", toteavat tutkijat.

Varsinainen kokeilu tehtiin Yhdysvaltain energiaministeriön Lawrence Berkeleyn kansallisen laboratoriossa (Berkeley Lab), jossa kytkentä toteutettiin altistamalla materiaali pienivirtaiselle sähkökentälle.

MIT:n ja Coloradon yliopiston tutkijat ovat valmistaneet 3D-transistorin, joka on alle puolet tämän päivän pienimmistä kaupallisista malleista. Tätä varten he kehittivät uuden mikrovalmistuksen tekniikan, joka modifioi puolijohdemateriaalia atomi kerrallaan.

Vuonna 2016 Colorado-yliopiston tutkijat kehittivät termisen ALE-tekniikan, joka muistuttaa läheisesti ALD:ää ja perustuu "ligandivaihteluksi" kutsuttuun kemialliseen reaktioon.

Tätä tekniikkaa käyttämällä, tutkijat valmistivat 3D-transistoreja, jotka ovat kapeimmillaan 2,5 nanometriä ja tehokkaampia kuin niiden kaupalliset vastineensa.

Suurin osa tutkijoiden FinFET:tä oli leveydeltään alle 5 nanometriä ja korkeus noin 220 nanometriä. Niiden transkonduktanssi oli noin 60 prosenttia parempi kuin perinteisillä FinFET:llä, kertovat tutkijat.

Aiheesta aiemmin:

Uusia materiaaleja elektroniikalle