Uudenlainen spintransistori

Spin TFET perustuu kaksoisporttisiin grafeeni/CrI3/grafeeni tunneliliitoksiin. Sen ambipolaarinen käyttäytyminen ja tunnelijohtavuus ovat riippuvaisia magneettisen eristeen järjestysmuodosta tunneliesteessä. 

Transistori, joka perustuu pikemminkin elektronin spiniin kuin varaukseen eli spintransistori, voisi mahdollisesti tarjota haihtumattomia datavarastoja ja parantaa suorituskykyä verrattuna perinteisiin transistoreihin.

Monia lähestymistapoja on tutkittu spintransistoreiden toteuttamiseksi, mutta niiden kehityksessä on edelleen merkittäviä haasteita.

Hiljattain löydetyt kaksiulotteiset magneettiset eristeet, kuten kromitrijodidi (CrI3), tarjoavat sähköisesti muutettavan magneettisen muutoksen ja tehokkaan spin suodatusvaikutuksen ja voivat siten tarjota uusia toimintaperiaatteita spintransistoreille.

Cornellin yliopiston tutkijat ovat nyt onnistuneet valmistamaan uudenlaisen spin tunneli kenttävaikutustransistorin (TFET) kaksiulotteisesta van der Waalsin materiaalista. Sen resistanssia voidaan muuttaa sähkökentän avulla.

Porttijännite kytkee tunneliesteen välikerroksen antiferromagneettisten ja ferromagneettisten tilojen välillä vakiomagneettisuudessa lähellä spinin kiepsahduksen siirtymää, mikä muuttaa tehokkaasti ja reversiibelisti rakenteen johtokykyä.

Ohjaamalla sähköisesti magnetoinnin olemusta, aiempien ratkaisujen spinvirran sijaan, uudenlainen spin-TFET saavuttaa hyvän ja heikon johtavuuksien suhteen, joka lähestyy 400 prosenttia. Tämä viittaa siihen, että rakenne voi olla arvokkaita myös ei-haihtuvien muistisovellusten kehittämisessä.

Aiheeseen liittyen Nanobitteja -sivuston tämänkertainen katsausartikkeli käsittelee transistoreita.

Tutkimuslaitoksissa on kehitetty jo portiltaan yhden nanometrin transistorirakenne. Berkely Lab toteutti sellaisen hiilinanoputkella ja MoS2:n atomikerroksella. Kun atomistinenkin transistorirakenne on jo saavutettu on aika siirtyä uusiin konsepteihin.

On esimerkiksi valmistettu kvanttitransistoreita grafeenihiutaleista. Niiden on-off toiminto perustuu interferenssin käyttöön. On myös kehitetty kaksitoiminen kvanttitransistori, jossa varaukset toimivat ikään kuin hiukkasina ja aaltoina.

Aivotoimintojen synapseja matkiva synaptinen transistori muistaa ja sillä toivotaan saavutettavan tietotekniikan elektroniikassa pitkään tavoiteltu energian kulutuksen vähentäminen.

Katsausartikkeli: Kvanttiutuvia transistoreita