Создан транзистор c самым маленьким (нанометровым) затвором в мире

11 октября 2016 года

Структура биполярного n-p-n транзистора. Ток через базу управляет током «коллектор-эмиттер»

7 октября 2016 года в журнале Science опубликовано исследование «MoS2 transistors with 1-nanometer gate lengths», в котором коллектив физиков из Национальной лаборатории Лоуренса в Беркли, а также университетов Калифорнии, Техаса и Стэнфорда, описали технологию создания транзистора с рекордно малым размером затвора (один нанометр) — части устройства, отвечающей за включение и отключение. В «обычных» кремниевых транзисторах минимальный размер затвора ограничен пятью нанометрами. В настоящее время передовые кремниевые микросхемы созданы по 14-нанометровому технологическому процессу (и идёт работа по созданию 10-нанометрового поколения).

Уменьшение длины затвора стало возможным благодаря использованию в транзисторе в качестве основного материала атомарно тонких слоев дисульфида молибдена MoS2, который имеет более низкую, чем кремний, диэлектрическую проницаемость, благодаря чему управление напряжением на устройстве может достигаться затвором меньших размеров. Роль управляющего электрода, изменявшего состояние затвора, играла одиночная углеродная нанотрубка. От затвора она отделена слоем диэлектрика — оксида циркония. Исследователи отмечают, что разработанная технология не адаптирована для массового производства, но тем не менее работа показывает, что предел миниатюризации транзисторов ещё не достигнут (основная проблема миниатюризации в том, что при малых длинах канала, расположенного рядом с затвором, электроны могут «не обращать внимания» на запирающий слой и попросту туннелировать сквозь него — такой транзистор невозможно выключить).

Исследование ученых показало возможность обойти закон Мура, накладывающий ограничение на физические размеры электронных компонентов, при помощи использования специально подобранных материалов и архитектуры.

Транзистор собирали в несколько этапов:

1. Одиночную углеродную нанотрубку переносили на подложку;
2. С помощью сканирующей электронной микроскопии устанавливали точное положение нанотрубки на подложке и напыляли на ее концы палладий. Образовывались контакты большой площади, благодаря которым можно было подавать напряжение на затвор.
3. С помощью техники атомного послойного осаждения авторы наносили слой оксида циркония требуемой толщины.
4. На диэлектрик помещали дисульфид молибдена и напыляли контакты — исток и сток.

Ток, проходящий через транзистор в выключенном состоянии, в миллион раз меньше, чем ток включенного транзистора.

Основные недостатки предложенной технологии:

• Технология роста больших по площади моноатомных слоёв дисульфида молибдена очень сложна;
• Технологию нанесения на слои дисульфида молибдена металлических контактов также сложно воспроизвести в промышленных, а не лабораторных условиях;
• Также авторы не делали попыток компоновки транзисторов на чипе и не пытались решить проблему паразитных токов (что, правда, не говорит о том, что решить эти проблемы невозможно).

Транзистор (англ. transistor) — радиоэлектронный компонент из полупроводникового материала, обычно с тремя выводами, позволяющий входным сигналом управлять током в электрической цепи. Обычно используется для усиления, генерирования и преобразования электрических сигналов. В общем случае транзистором называют любое устройство, которое имитирует главное свойство транзистора — изменения сигнала между двумя различными состояниями при изменении сигнала на управляющем электроде (изменение своей электропроводности под действием приложенного управляющего напряжения).

Полевые транзисторы (самый распространённый тип) состоят из трёх основных частей — истока, затвора и стока. В простейшем случае в транзисторе есть два разных типа проводников с различными видами проводимости. Между истоком и стоком есть канал, через который могут перемещаться носители заряда, часть этого канала контактирует с полупроводником другого типа проводимости. Если приложить к последнему напряжение, то возникает запирающий слой, повышающий сопротивление канала — транзистор «отключается».

В 1956 году за изобретение биполярного транзистора Уильям Шокли, Джон Бардин и Уолтер Браттейн получили Нобелевскую премию по физике.

Источники

• Владимир Королёв «Создан транзистор c самым маленьким затвором в мире». Интернет-издание N+1, 10 октября 2016 года. (архив)
•  «В университете Беркли создали транзистор размером в нанометр». geektimes.ru, 10 октября 2016 года. (архив)
•  «Создан самый маленький в мире транзистор». Лента.Ру, 7 октября 2016 года. (архив)

Эта статья создана в рамках проекта «Стань частным корреспондентом!»

Creative Commons

Комментарии

Викиновости и Wikimedia Foundation не несут ответственности за любые материалы и точки зрения, находящиеся на странице и в разделе комментариев.

Мнения

Пожалуйста, прочтите правила общения и оформления реплик на портале Викиновости

Если вы хотите сообщить о проблеме в статье (например, фактическая ошибка и т. д.), пожалуйста, используйте обычную страницу обсуждения.

Комментарии на этой странице могут не соответствовать политике нейтральной точки зрения, однако, пожалуйста, придерживайтесь темы и попытайтесь избежать брани, оскорбительных или подстрекательных комментариев. Попробуйте написать такие комментарии, которые заставят задуматься, будут проницательными или спорными. Цивилизованная дискуссия и вежливый спор делают страницу комментариев дружелюбным местом. Пожалуйста, подумайте об этом.

Несколько советов по оформлению реплик:

• Новые темы начинайте, пожалуйста, снизу.
• Используйте символ звёздочки «*» в начале строки для начала новой темы. Далее пишите свой текст.
• Для ответа в начале строки укажите на одну звёздочку больше, чем в предыдущей реплике.
• Пожалуйста, подписывайте все свои сообщения, используя четыре тильды (~~~~). При предварительном просмотре и сохранении они будут автоматически заменены на ваше имя и дату.

Обращаем ваше внимание, что комментарии не предназначены для размещения ссылок на внешние ресурсы не по теме статьи, которые могут быть удалены или скрыты любым участником. Тем не менее, на странице комментариев вы можете сообщить о статьях в СМИ, которые ссылаются на эту заметку, а также о её обсуждении на сторонних ресурсах.

Добавить комментарий