Transistoreita kutistaen

Uusilla yksi- ja kaksiulotteisilla materiaaleilla voi olla suhteellisen pieni määrä vapaita varauksia verrattuna 3D-materiaaleihin. Elektroniikkakomponenteissa vapaat varaukset ovat kuitenkin oleellinen osa toimintaa.

Tutkijat McGillin yliopistossa ja NanoAcademic Technologiesissa ovat äskettäin tunnistaneet strategian, joka voisi kompensoida sekä 1D- että 2D-materiaaleissa havaittujen vapaiden varauksien puutteen.

Esimerkiksi materiaalien väliseen kvanttitunnelointiin perustuvien transistorien suorituskyky riippuu siitä kuinka helposti varaus voi tunneloitua materiaaliliitosten yli.

Raphaël Prentki McGillin yliopistosta Kanadasta kollegoineen ovat ehdottaneet tapaa luoda terävämpiä ja helpompikulkuisia liitoksia tunneloiville kenttävaikutustransistoreille (TFET).

Tekniikka sisältäisi oksideja, jotka polaroituvat eriasteissa sähkökentissä, jolloin tutkijat voivat hallita sitoutuneen varauksen määrää materiaalin pinnalla. Tutkijoiden lähestymistapa liittyy sidottujen varausten tekniikoihin ja se voisi johtaa TFET:in, joilla on jyrkemmät liitosalueet ja joilla on pienemmät tehohäviöt.

Prentki ja hänen kollegansa ehdottavat TFET-valmistusta, jossa transistorin oksidiosa on valmistettu useista oksideista eikä yhdestä. Oksidien jakautumisesta riippuen tutkijat voisivat manipuloida rakenteessa olevan sitoutuneen varauksen määrää ja siten sen liitosalueen jyrkkyyttä.

Prentki ja kollegat mallinsivat tämän konseptin TFET-simulaatioissa, jotka koostuvat oksidien ympäröimistä piin nanolangoista. He havaitsivat, että tekniikka todennäköisesti saa TFET:t toimimaan paremmin, erityisesti lisäten niiden "on-state" –virtaa suuruusluokittain ja oksidien yhdistelmä tuottaa minimaalisen alarajan heilahduksen (subthreshold swing).

Yksi seuraava askel, tutkijoiden mukaan, on soveltaa tätä sidotun varauksen suunnittelukonseptia laboratorion todellisiin TFET:iin vahvistamaan kokeellisesti, että ilmiö toimii ennustetulla tavalla.

Aiheesta aiemmin:

Atomin ohut transistori puolittaa muutosjännitteen

Energiatehokkaampia transistoreita tunneloinninavulla