Новости химической науки > нанотранзистор на углеродных нанотрубках

Ошеломляющие увеличение скорости и производительности электроники за последние два десятилетия происходили, прежде всего, из-за устойчивого сжатия в размере обычных транзисторов. Новый нанотранзистор обещает сжатие с нынешних 100 нм до нескольких десятков.

О крупном достижении, "открытии, представляющем новое мышление в наноэлектронике" отрапортовали исследователи из двух американских университетов — Калифорнии в Сан-Диего (UCSD) и Клемсона (Clemson University). Им впервые удалось сделать транзистор полностью из углеродных нанотрубок, разветвлённых в форме буквы "Y".

Вот он, новый транзистор, обещающий прогресс в электронике (изображение из журнала New Scientist).

Размер нового нанотранзистора — несколько сотен микрон — он примерно в 100 раз меньше компонентов, используемых в сегодняшних микропроцессорах. Кстати, современные Pentium имеют более 500 миллионов транзисторов, а их прародители образца 1958 года — простые интегральные схемы — обладали всего двумя.

Так вот, созданное учёными устройство ведёт себя так же, как обычные электронные переключатели со структурой метал-оксид-полупроводник (МОП), однако "небольшие размеры и волнующее поведение этих нанотрубок делают их кандидатами в новый класс транзисторов", — сообщил руководитель группы исследователей, профессор Прабхакар Бандару (Prabhakar Bandaru).

Группа американских исследователей имеет типично американские имена: слева профессор Cунъхо Чин (Sungho Jin), в центре — лидер группы Прабхакар Бандару, справа Кьяра Дараио (Chiara Daraio). За их спинами, на доске, нарисовано открытие (фото UCSD).

Вместе с коллегами он сначала синтезировал обычные — прямые - углеродные нанотрубки путём химического осаждения пара. Затем был добавлен катализатор — покрытые титаном частицы железа — чтобы стимулировать рост дополнительной ветви.

Ветка действительно стала вырастать как из ствола дерева, трубка обрела форму "Y", а катализатор постепенно поглотился соединением стебля и двух ветвей.

Когда же к концам разветвлённой нанотрубки, к двум её "рукам" были присоединены электрические контакты, электроны, запущенные в один "рукав", благополучно туннелировали сквозь частицу катализатора в другой "рукав", направленный наружу.

Дальнейшие эксперименты показали, что движением электронов через Y-соединение можно точно управлять, подавая напряжение на стебель. Переключение работает идеально: поток или "включен", или "выключен", никакой промежуточной стадии.

Не попавший на предыдущую фотографию соавтор открытия Аппарао Рао (Apparao M. Rao), профессор из университета Клемсона (фото с сайта clemson.edu).

Согласно выдвинутой Бандару гипотезе, положительный заряд, приложенный к стеблю, увеличивает поток электронов через эти две руки, давая сигнал "вкл", а при полном изменении полярности движение электронов через "руки" по существу останавливается, создавая "выкл". Такая бинарная логика — основа почти всех транзисторов.

"Мы думаем, это открытие показывает, что нанотехнологии — это не только создание каких-то маленьких штучек, — сообщил профессор. — Мы можем синтезировать функциональность в наномасштабе, в данном случае — это три элемента транзистора – база, эмиттер и коллектор – и нам не нужно мучиться, делать их по отдельности, собирать их".

Исследователи планируют эксперименты с другими частицами катализатора и надеются уменьшить свой нанотранзистор с десятков до всего нескольких нанометров.

Бандару говорит, что главная причина для беспокойства — это надёжность устройств, базирующихся на нанотрубках. Но в будущее профессор смотрит с оптимизмом. Он считает, что направление Y-соединений находится на той же стадии, что и обычные транзисторы в 1958 году.

"Что меня действительно приводит в восторг, так это масса возможностей", — признаётся Бандару. По его словам, на очереди нанотрубки в форме букв "T" и "X".

Источник: Membrana.Ru