Створено перший алмазний валлітронний транзистор

Дослідники з Упсальского університету, Швеція, і компанії Element Six, Великобританія, вперше продемонстрували можливість електричного управління валлітроннимі струмами в 3D-польових транзисторах з подвійним затвором, виготовленими з алмазу. Нагадаємо, що валлітроніка (Valleytronics) — це перспективна технологія передачі та обробки інформації, в якій інформація переноситься у вигляді поляризації електронів, а не їх електричного заряду, як це робиться в сучасній електроніці.

Відзначимо, що дослідження в області валлітронікі в останні роки все частіше і частіше стають об’єктом докладання зусиль з боку вчених-фізиків через те, що вона, валлітроніка, може забезпечити появу нової парадигми зберігання і обробки інформації у квантових обчислювальних системах. Швидке і пряме електричне управління власністю валлітронних систем, що не вимагає використання зовнішніх магнітних полів, є ключовим моментом для побудови практичних обчислювальних систем, що володіють високою швидкодією і ефективністю.

Вчені вибрали алмаз в якості матеріалу для валлітронного транзистора через те, що цей матеріал, в який внесено дуже маленький відсоток певних домішок, є чудовим полупроводником з широкою забороненою зоною. Крім цього, алмаз є прекрасним провідником тепла, має високу механічну міцність і абсолютно інертний з хімічної точки зору. Все це, плюс наявність технологій, що дозволяють без особливих труднощів синтезувати монокристали алмазу високої чистоти, роблять алмаз дуже перспективним матеріалом для використання в силовій електроніці.

У своїх експериментах учені використовували монокристалічний алмаз з дуже малою концентрацією домішки азоту. Для збільшення надійності спрацьовування ними була реалізована схема польового транзистора з подвійним затвором, а для збільшення ступенів свободи валлітронних струмів, управління траєкторією їхнього руху і поляризації в структуру були додані додаткові електроди стоку.

Шляхом зміни напруги зсуву, що подається на затвор, в транзисторі здійснюється управління станом заряду в області азотних вакансій. Це дозволяє використовувати ці вакансії як провідники валлітронних струмів, вибудовуючи з них свого роду «доріжку», більш того, наявність двох затворів дозволяє вибудовувати струмопровідні доріжки різної довжини і конфігурації. А це, в свою чергу, забезпечує точне управління часом, протягом якого поляризовані електрони проходять крізь транзистор.

Поява першого валлітронного пристрою, що дозволяє управління поляризаційними струмами за допомогою електростатичного методу, є першим кроком на шляху до створення більш складних обчислювальних пристроїв абсолютно нового типу. А першим практичним застосуванням валлітронного польового транзистора може стати електронна накачування квантових точок в структурі алмазу, які будуть виступати в ролі лазерів — джерел одиничних фотонів, які мають значення поляризації, що збігається зі значенням поляризації електронів. Джерело