ultraszybkie tranzystory, półprzewodnikowe nanodruty

Naukowcy położyli podwaliny pod ultraszybkie tranzystory, stawiając na półprzewodnikowe nanodruty

Rozwój układów półprzewodnikowych zbliża się niebezpiecznie blisko technologicznej granicy, którą trudno będzie przekroczyć obecnymi rozwiązaniami. W laboratoriach na całym świecie trwają jednak nieustannie wysiłki naukowców w kierunku rozwiązania potencjalnych nadchodzących problemów. Jednymi z nich jest zespół z składający się ze specjalistów z Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR), TU Dresden i NaMLab. Ci wykorzystali półprzewodnikowe nanodruty, jako podwaliny pod ultraszybkie tranzystory, czyli podstawowy element układów półprzewodnikowych.

Półprzewodnikowe nanodruty jako podwaliny pod ultraszybkie tranzystory

Podstawą każdego procesora są tranzystory, czyli niewidoczne gołym okiem, nanometrowe elementy składowe układów, które idą już nie w miliony, a całe dziesiątki w przypadku najnowszych procesorów. Łatwo więc wyobrazić sobie, że to właśnie tranzystory (obecnie stosuje się FinFET) są bezpośrednio odpowiedzialne za możliwości danego procesora i dlatego tak ważne jest osiągnięcie wspomnianych naukowców.

Czytaj też: Tak wydajny zegar atomowy to rzadkość. Naukowcy mają pomysł na jego wykorzystanie

Ci wykazali, że ruchliwość elektronów (istotna miara samej wydajności tranzystorów) w nanodrutach znacznie wzrasta, gdy są one poddawane siłom rozciągającym. Przekłada się to na znaczącą poprawę wydajności, sprawności termicznej i energetycznej, czyli tak naprawdę najważniejszych cech, które mogą wnieść procesory na zupełnie nowy poziom wydajności.

Same badania oparto o doskonale znane materiały na półprzewodnikowym poletku, wśród których wyróżnił się arsenek galu. Ten związek jest już szeroko stosowany w produkcji przemysłowej i znany jest z wysokiej wewnętrznej ruchliwości elektronów i stał się właśnie podstawą do nowych struktur nanodrutów. Te wykorzystano (jak czytamy w publikacji w dzienniku Nature) do stworzenia tranzystorów, które są odporne na poziomie struktury atomowej na ogromne naprężenia. Te siły są kluczowe do zapewnienia tym tranzystorom wyjątkowości.

Czytaj też: To już trzecia osoba wyleczona z HIV. W międzyczasie lekarze ulepszyli metodę leczenia

Wpływamy na efektywną masę elektronów w rdzeniu. Elektrony stają się lżejsze, co czyni je bardziej mobilnymi. Wiedzieliśmy, że elektrony w jądrze powinny być jeszcze bardziej mobilne w strukturze kryształu poddanej naprężeniom

– wyjaśnia dr Emmanouil Dimakis, naukowiec biorący udział w badaniach.

Czytaj też: Automatyczny tłumacz języka migowego na angielski. Studentka opracowała wyjątkowy system sztucznej inteligencji

Wysiłki naukowców ciągle trwają, a ich obecne osiągnięcie sprowadza się do nanodrutow z arsenku galu, które wzbogacono powłoką z arsenku glinu indowego. Z kolei ta przez inny układ atomów, nakłada na nanodruty elastyczne naprężenia, poprawiając mobilność elektronów o co najmniej 30%. Teraz przed naukowcami stoi wyzwanie stworzenia działających prototypów, ale poza tym zamierzają też zoptymalizować rozmiary nanodrutów, ich nachylenie oraz domieszkowanie w dążeniu do 50% poprawy mobilności elektronów.