Американцы сделали транзистор без полупроводника

Американские ученые разработали микроэлектронное устройство, проводимость которого может возрастать под воздействием инфракрасного излучения малой мощности. Результаты исследования представлены в журнале Nature Communications.

8 174

Возможности современной микроэлектроники, например транзисторов, ограничены свойствами полупроводников. Их производительность сильно зависит от ширины запрещенной зоны и скорости электронов основного материала (часто это кремний или арсенид галлия). Увеличить проводимость позволяет замена полупроводникового канала на газ или вакуум, в который высвобождаются электроны. Однако такое высвобождение требует высоких температур (более 537 градусов Цельсия) и напряжения (не менее 100 вольт), что мало реализуемо в микроэлектронных устройствах.

 

Ученые из Калифорнийского университета в Сан-Диего разработали метаповерхность, которая обеспечивает проводимость за счет фотоэмиссии. На подложку из кремния и диоксида кремния они поместили массив золотых наноструктур высотой 225 и толщиной 70 нанометров. Устройство сконструировано так, что при приложении постоянного тока (до 10 вольт) и лазера непрерывного излучения (5–40 ватт на сантиметр в минус второй степени) на нем образуются точки высокочастотного электрического поля. Эти точки обеспечивают достаточную мощность для высвобождения электронов из металла.

 

Наноструктура из золота, график усиления электрического поля и распределение его величины (красным цветом обозначены максимальные значения). / © Ebrahim Forati, Nature Communications, 2016

 

Испытания показали, что даже при минимальном воздействии лазера проводимость поверхности возрастает со 100 до 800 наноампер. При этом высвобождающимися электронами можно управлять с помощью внешнего электрического или магнитного поля. По словам авторов, в ходе тестов устройство помещалось в вакуумную камеру, чтобы предотвратить формирование вокруг него газовой плазмы. Вместе с тем все описанные эффекты повторялись при атмосферном давлении с некоторыми различиями.

 

«Наше устройство не заменит все полупроводники, но может стать приоритетным для некоторых приложений, например высокочастотных или высокоэнергетических. Теперь нам необходимо выяснить, насколько эта разработка масштабируема и каковы пределы ее производительности», — сообщил соавтор работы Дэн Сивенпайпер (Dan Sievenpiper). Он добавил, что команда также изучает возможности для использования технологии в других областях: фотохимии и фотокатализе.

8 174

Подпишись на нашу рассылку лучших статей за неделю.

Загрузка...
Загрузка...

Комментарии

Plain text

  • Разрешённые HTML-теги: <br/>
  • Строки и параграфы переносятся автоматически.
  • Адреса страниц и электронной почты автоматически преобразуются в ссылки.

Быстрый вход

или зарегистрируйтесь, чтобы отправлять комментарии