Исследование обнаруживает секретный ингредиент для электроники следующего поколения Может быть воздух

]

Ученые из университета RMIT разработали новый тип транзистора, который является строительным блоком для всей электроники. Эти транзисторы передают электроны через узкие воздушные зазоры, а не передают электрические токи через кремний. Узкие воздушные зазоры позволяют электронам путешествовать без каких-либо помех, как в космосе.

Электроны прыгают в наноразмерный воздушный зазор между металлическими частями в новом, не содержащем кремния транзисторе. (Image credit: RMIT University)

Устройство, обсуждаемое в журнале «Материаловедение» Nano Letters вообще не использует полупроводников, что делает его более быстрым и менее восприимчивым к нагреванию.

По словам г-жи Шрути Нирантар, ведущего автора и кандидата наук в функциональных материалах RMIT и Microsystems Research Group, этот потенциальный концептуальный дизайн для наночипов как сочетание металлических и воздушных зазоров может стать прорывом в области электроники .

Каждый компьютер и телефон имеют миллионы до миллиардов электронных транзисторов, изготовленных из кремния, но эта технология достигает своих физических пределов, когда атомы кремния мешают текущему потоку, ограничивают скорость и вызывают тепло. Наша технология транзисторов с воздушным каналом имеет ток, протекающий через воздух, поэтому нет никаких столкновений, чтобы замедлить его, и никакого сопротивления в материале для производства тепла .

Шрути Нирантар, ведущий автор и кандидат наук, функциональные материалы и группа исследований микросистем, RMIT

Закон Мура

На протяжении десятилетий мощность компьютерных чипов или количество транзисторов, заключенных на кремниевом чипе, увеличивалась на предсказуемом пути, почти удваиваясь каждые два года. Тем не менее, этот показатель прогресса, названный Законом Мура, в последние годы уменьшился, поскольку инженерам трудно сделать транзисторные части, которые уже меньше, чем самые маленькие вирусы, – все же меньше.

Согласно Nirantar, их исследование является надежным способом продвижения наноэлектроники в отношении ограничения электроники на основе кремния.

« Эта технология просто принимает другой путь к миниатюризации транзистора в попытке поддержать закон Мура еще несколько десятилетий », – сказала она.

Новый путь вперед

По словам руководителя исследовательской группы и доцента Шарата Шрирама, конструкция разрешила ключевой дефект в традиционных твердотельных транзисторах – они заполнены атомами, где проходящие через них электроны сталкивались, замедлялись и теряли энергию в виде тепла.

Представьте, что вы идете по густонаселенной улице, чтобы добраться от точки A до B. Толпа замедляет ваш прогресс и истощает вашу энергию. С другой стороны, путешествие в вакууме, как пустая трасса, где вы можете ездить быстрее с более высокой энергоэффективностью .

Шарат Шрирам, доцент RMIT

Хотя эта теория понятна, вакуумные упаковочные решения, связанные с транзисторами, чтобы сделать их быстрее, также сделают их более крупными по размеру, поэтому они не осуществимы.

« Мы обращаемся к этому, создавая наноразмерный промежуток между двумя металлическими точками. Разрыв составляет всего несколько десятков нанометров, что в 50 000 раз меньше ширины человеческого волоса, но этого достаточно, чтобы обмануть электроны, думая, что они путешествуют через вакуум и воссоздают виртуальное космическое пространство для электронов внутри наноразмерный воздушный зазор », – сказал он.

Наномасштабное устройство предназначено для совместимости с современными процессами изготовления и разработки в промышленности. Кроме того, он находит применение в космосе как электронику, устойчивую к излучению, а также использование электронной эмиссии для управления и позиционирования «наносателлитов».

Это шаг к захватывающей технологии, целью которой является создание чего-то из ничего, чтобы значительно увеличить скорость электроники и поддерживать темпы быстрого технологического прогресса .

Шарат Шрирам, доцент RMIT

Это исследование было проведено в ультрасовременном исследовательском центре Micro Nano Университета RMIT и при поддержке викторианского узла Австралийского национального производственного фонда.

Source link