Дебют гибридного сверхбыстрого транзистора

Сочетание скоростных двигателей Ferrari и экономичных Honda Civic не приведет к созданию быстрого и экономичного автомобиля. Тем не менее, простой сочетание транзисторов дало миру новый высокоскоростной транзистор, который выделяется в обеих категориях без каких-либо очевидных слабостей.

"Это огромный прогресс",- говорит Адриан Ионеску, инженер по наноэлектронике из Швейцарского Федерального Технологического Института в Лозанне. "У нас уже есть все материалы, необходимые для создания транзистора, так что я думаю, что его могут очень быстро реализовать в промышленных условиях." "Новый транзистор вскоре может найти своё непосредственное применение в чипах флэш-памяти, которые хранят данные в компьютерах, планшетах и смартфонах",- рассказывает Ионеску.

В частности, полевые транзисторы или МОП-транзисторы на металлооксидных полупроводниках- это основные строительные блоки электронного века. Они имеют ворота, которые быстро открываются и закрываются для управления потоком электрического тока в микропроцессорах и микросхемах памяти.

На протяжении десятилетий инженеры сокращали размеры транзисторов для обеспечивания повышения скорости вычислений и хранения данных в том же пространстве. Но теперь транзисторы не могут быть гораздо меньше. Ворота текущего МОП-транзисторы настолько тонкие, что составляют всего несколько атомов в ширину. Электроны проходят черз них при помощи явления, называемого квантовым туннелированием. Учёные успешно использовали эти электроны с туннельным эффектом в чипах флэш-памяти, но этот процесс требует много энергии, большая часть которой рассеивается. "Главным препятствием для создания новых устройств на рынке потребительской электроники является потребляемая мощность",- говорит Ионеску.

Инженер-электрик Пэн Ван Фэй из Университета Фудань в Шанхае был знаком с МОП-транзисторами, но плодом его исследований был другой тип транзистора, называемый туннельным полевым транзистором или TFET. Эта относительно новая технология не может конкурировать с МОП-транзисторами по скорости, но она может функционировать на очень малых количествах энергии. С 2001 года Ван работал в основном над интеграцией в промышленности электроники на TFET-транзисторах.

Ван и его коллеги описывают, как они собрали модифицированные МОП-транзисторы со встроенными TFET-транзисторами. Как и другие транзисторы, используемые во флэш-памяти, новый транзистор использует квантовое туннелирование электронов, а присутствие TFET-транзисторов позволяет ему работать на очень малых количествах энергии. Низкое энергопотребление дает возможность для более высокого быстродействия электроники, потому что это даёт меньшие промежутки времени для наращивания энергетического порога схемы, который необходим для работы транзисторов.

Ван говорит, что его гибридные транзисторы должны легко встраиваться в стандартные чипы памяти, потому что транзисторы не требуют новых материалов или производственных методов. Эти транзисторы могли бы позволить мобильным устройствам иметь более продолжительное время автономной работы, более быстрое чтение и запись внутренней флэш-памяти и большую долговечность устройств. Группа учёных под руководством Вана говорит, что транзисторы остаются надежными для квадриллиона операций, это в миллиард раз эффективнее существующих технологий.