Новий магнітоелектричний транзистор — загроза панування кремнієвих технологій

Відомо, що виготовлені з кремнію транзистори є основними «цеглинами», з яких будується вся сучасна електроніка. Згідно з відомим законом Гордона Мура, кількість транзисторів у сучасних процесорах має подвоюватися кожні два роки. На жаль, цього закону вже не дотримується деякий час навіть з огляду на постійне значне зменшення розмірів транзисторів. Упакуйте величезну кількість нехай навіть найменших транзисторів на кристал чіпа, і відразу виникне ряд серйозних проблем, пов’язаних зі споживанням енергії, кількістю тепла, що виділяється і т.п.

Об’єднавши зусилля, дослідники з університету Буффало та університету Небраски-Лінкольна спроєктували новий тип транзистора, виготовленого не з кремнію та набагато ефективнішого, ніж його кремнієві аналоги. У традиційних транзисторах електричний потенціал на електроді, що управляє, затворі, керує струмом через канал транзистора. Але в новому типі транзистора замість струму через канал використовують обертання електронів.

Ключовим компонентом нового транзистора є шар графену, форма вуглецю, кристалічна решітка якого має одноатомну товщину. Цей шар відіграє ключову роль через одну унікальну властивість графена, завдяки якому електрони, що переміщуються в ньому, здатні зберігати напрям свого обертання тривалий час. Під шаром графену у структурі транзистора знаходиться шар оксиду хрому, що виконує роль свого роду стабілізатора.

Коли на певні елементи структури транзистора подано позитивну напругу, що управляє, обертання електронів у шарі оксиду хрому і графену вирівнюється направо. Прикладена негативна напруга викликає зворотний ефект — обертання електронів вирівнюється у зворотний бік. Ці два стани легко детектуються і можна співвіднести з 1 і 0 двійкового коду.

Зараз дослідники проводять низку математичних моделювань, результати яких вказують на те, що параметри таких магнітоелектричних транзисторів виходять далеко за межі можливостей кремнієвих транзисторів. Особливо великий ефект використання транзисторів нового типу в області пристроїв зберігання інформації, шляхом деяких особливостей сумарна кількість транзисторів у таких пристроях може скоротитися на 75 відсотків, що може призвести до скорочення глобального споживання енергії цифровими пристроями на 5 відсотків. А дуже приємним бонусом є те, що магнітоелектричні транзистори здатні запам’ятовувати та зберігати свій стан навіть у вимкненому стані.

На жаль, зараз у світі існують лише перші дослідні зразки магнітоелектричних транзисторів, і дослідникам ще доведеться пройти довгий і складний шлях перш ніж такі транзистори дістаються їх масового використання в електроніці.