Створено сучасні транзистори для напівпровідників майбутнього

Транзистори, які можуть змінювати властивості, є важливими елементами в розробці напівпровідників майбутнього. Зі стандартними транзисторами, які наближаються до межі того, наскільки вони можуть бути малими, наявність більшої кількості функцій на тій самій кількості блоків стає все більш важливою для створення невеликих, енергоефективних схем для покращеної пам’яті та більш потужних комп’ютерів. Дослідники з Лундського університету в Швеції показали, як створювати нові конфігуровані транзистори та здійснювати керування на новому, більш точному рівні.

З огляду на постійно зростаючу потребу в кращих, більш потужних і ефективних схемах, існує великий інтерес до реконфігурованих транзисторів. Їх перевага полягає в тому, що, на відміну від стандартних напівпровідників, можна змінювати властивості транзисторів після їх виготовлення.

Історично склалося так, що обчислювальна потужність і ефективність комп’ютерів підвищувалися шляхом зменшення розміру кремнієвого транзистора (також відомого як закон Мура). Але зараз досягнуто етапу, коли витрати на продовження розвитку в цьому напрямку стали набагато вищими, і виникли проблеми квантової механіки, які сповільнили розвиток.

Натомість триває пошук нових матеріалів, компонентів і схем. Університет Лунда є одним зі світових лідерів у матеріалах III-V, які є альтернативою кремнію. Це матеріали зі значним потенціалом у розробці високочастотних технологій (таких як частини для майбутніх мереж 6G і 7G), оптичних застосувань і все більш енергоефективних електронних компонентів.

Для реалізації цього потенціалу використовуються сегнетоелектричні матеріали. Це спеціальні матеріали, здатні змінювати свою внутрішню поляризацію під дією електричного поля. Його можна порівняти зі звичайним магнітом, але замість магнітного північного і південного полюсів утворюються електричні полюси з позитивним і негативним зарядом на кожній стороні матеріалу. Змінюючи поляризацію, можна керувати транзистором. Ще однією перевагою є те, що матеріал «пам’ятає» свою поляризацію, навіть якщо струм відключено.

За допомогою нової комбінації матеріалів дослідники створили сегнетоелектричні «зерна», які контролюють тунельний перехід — ефект електричного моста — в транзисторі. Це в надзвичайно малому масштабі — зерно має розмір 10 нанометрів. Вимірюючи коливання напруги чи струму, можна було визначити, коли поляризація змінюється в окремих зернах, і таким чином зрозуміти, як це впливає на поведінку транзистора.

Дослідження, нещодавно опубліковане в Nature Communications and Science Advances, розглядає нову сегнетоелектричну пам’ять у формі транзисторів з тунельними бар’єрами для створення нових схемних архітектур. Джерело