Ferrosähköinen HEMT-transistori

Noin kuukausi sitten Michiganin yliopiston tutkijat julkistivat ferrosähköisen puolijohteen, jonka nanomittakaavainen ohuus on nykyaikaisten tietojenkäsittelykomponenttien edellyttämä. Nyt tutkijatiimi on rakentanut tästä materiaalista uudelleenkonfiguroitavan transistorin.

"Toteuttamalla tämän uudentyyppisen transistorin avataan mahdollisuus integroida monitoimilaitteita, kuten uudelleenkonfiguroitavia transistoreita, suodattimia ja resonaattoreita, samalle alustalle – samalla kun ne toimivat erittäin korkealla taajuudella ja suurella teholla", sanoo tutkimusta johtanut Zetian Mi. "Se on pelin muuttaja monille sovelluksille."

Kyseessä on ferrosähköinen korkean elektroniliikkuvuuden transistori (FeHEMT), joka vahvistaa signaalia sekä tarjoaa suuren kytkentänopeuden ja alhaisen kohinan. Tutkijoiden mukaan ne sopivat hyvin vahvistimiksi solutorneihin ja Wi-Fi-reitittimille suurilla nopeuksilla.

Ferrosähköiset puolijohteet erottuvat muista, koska ne voivat ylläpitää ja vaihtaa sähköistä polarisaatiota, mikä ominaisuus transistorin yhteydessä lisää joustavuutta eli se voi muuttaa käyttäytymistään.

"Voimme tehdä ferrosähköisestä HEMT:stämme uudelleenkonfiguroitavan", sanoo tutkimuksen ensimmäinen kirjoittaja Ding Wang. ”Se tarkoittaa, että se voi toimia useana laitteena, kuten vahvistin, joka toimii usealla vahvistintavalla, joita voimme ohjata dynaamisesti. Näin voimme pienentää piirin pinta-alaa ja alentaa kustannuksia sekä energiankulutusta.

Erityisen kiinnostavia alueita tälle piirirakenteelle ovat uudelleenkonfiguroitava radiotaajuus- ja mikroaaltouuniviestintä sekä muistilaitteet seuraavan sukupolven elektroniikassa ja laskentajärjestelmissä.

"Lisäämällä ferrosähkösyyttä HEMT:hen voimme tehdä vaihdosta terävämmän. Tämä voisi mahdollistaa paljon pienemmän virrankulutuksen korkean vahvistuksen lisäksi, mikä tuottaisi paljon tehokkaampia laitteita", sanoo Ping Wang, sähkö- ja tietokonetekniikan tutkija.

Ferrosähköinen puolijohde on valmistettu alumiininitridistä, johon on lisätty skandium metallia. Kysessä on ensimmäinen nitridipohjainen ferrosähköinen puolijohde, joka mahdollistaa sen integroinnin seuraavan sukupolven puolijohteen galliumnitridin kanssa.

Tarjoten jopa satakertaisen nopeuden piihin verraten sekä korkean hyötysuhteen ja alhaisien kustannusten lisäksi galliumnitridiset puolijohteet syrjäyttävät piin ensisijaisena materiaalina elektronisissa laitteissa.

"Tämä on keskeinen askel kohti nitridiferrosähköisten tuotteiden integrointia valtavirran elektroniikkaan", Mi toteaa yliopistonsa tiedotteessa.

Aiheesta aiemmin: