Производство транзисторов без использования полупроводников

Размещая квантовые точки золота нанометрового размера поперек на вершинах нанотрубок нейтрида бора,

исследователи из Мичиганского технологического университета создали квантовое туннелированое устройство, которое действует как транзистор при комнатной температуре без применения полупроводниковых материалов.
В течение последних лет, электронные устройства становятся все меньше и меньше. Теперь даже можно, создавать подпрограммы с использованием миллионов транзисторов на одном кремниевом чипе.

Транзисторы на основе полупроводников можно изготавливать очень маленького размера. Технология прогрессирует ускоренными темпами в течение последних 20 лет, но изделия, изготовленные по обычной технологии, имеют один существенный недостаток, в процессе деятельности происходит большая потеря энергии в виде выделения тепла.

Ученые экспериментировали с различными материалами и конструкциями при изготовлении транзисторов на основе полупроводника — кремния.

Была предложена новая идея, сделать транзистор с использованием наноразмерных изоляторов с наноразмерными металлами на вершине. В ходе экспериментов был использован наноразмерный изолятор нитрида бора или BNNTs для субстрата. Были получены материалы, которые становятся изоляторами с высокой устойчивостью к электрическим зарядам. С помощью лазеров были размещены квантовые точки (QDs) золота, расположенные на сверх малых расстояниях в вершинах BNNTs. Переходы BNNTs, являются идеальными в качестве основания для таких квантовых точек — за их небольшой размер, постоянный диаметр и изоляционные свойства.
Совместная группа ученых из Мичиганского технологического университета и Окриджской национальной лаборатории (ORLN, США) провели ряд экспериментов, в ходе которых производили бомбардировку электродов на обоих концах QDs- BNNTs при комнатной температуре и получили интересные результаты. Электроны в процессе движения попадали только в точку, где были помещены частицы золота. Это явление известно, как процесс квантового туннелирования.

Были изготовлены транзисторы без использования полупроводников, когда на транзистор подавалось напряжение, он действовал, как обычный полупроводниковый прибор. При снижении напряжения или при полном отключении транзистор начинал действовать, как изолятор. В ходе проведения эксперимента, совершенно отсутствовала потеря электронов, как это обычно происходит в транзисторах с использованием кремния с выделением большого количества тепла.

Секрет работы нанотрубок с использованием золота, заключается в их субмикроскопическом размере — от одного микрона в длину до 20 нанометров. Золотые точки должны быть размером в несколько нанометров для управления движением электронов при комнатной температуре, при увеличении размеров возникают потери, и выделяется тепловая энергия.
Теоретически туннелированые каналы могут быть уменьшены до нулевого размера, когда расстояние между электродами составляют доли микрона.
Работа по исследованию и созданию транзисторов нового типа финансировалась бюро Basic Energy Sciences of the US Department of Energy