Подписаться на новости SCDAILY 

  • Yulia Mi

Самый маленький транзистор в мире

Новости электронных технологий: самый маленький транзистор в мире работает за счет изменения позиции одного атома.


Ученые из Технологического института Карлсруэ создали самый маленький одноатомный квантовый транзистор, который переключает электрический ток за счет переброски одного единственного атома внутри гелевого электролита. Такой транзистор работает при комнатной температуре и обладает малым энергопотреблением.

Самый маленький одноатомный транзистор

Цифровые технологии связаны с высоким энергопотреблением. В развитых странах на информационные технологии в настоящее время приходится более 10% от общего энергопотребления. Транзистор – это центральный элемент цифровой передачи данных в ПК, смартфонах или встроенных системах различного назначения от стиральной машины до самолета. Поэтому открытия и новые разработки в области производства транзисторов имеют крайне важное значение для всех нас.


Физик профессор Томас Шиммель (Thomas Schimmel) и его команда, работая в Технологическом институте Карлсруэ в Германии, на протяжении нескольких лет занимаются исследованиями в области одноатомных транзисторов. Еще в 2004 году ученым удалось создать первый одноатомный транзистор, работающий за счет перемещения атома серебра при подаче небольшого напряжения на управляющий электрод. В зависимости от приложенного напряжения атом серебра либо замыкал небольшой переход между стоком и истоком, либо, наоборот, размыкал. Первый транзистор, созданный Томасом Шиммелем включал в себя жидкий электролит, как рабочую среду для атома серебра, и поэтому возможность интегрирования его в современное производство была ограничена.


Свою статью ученые опубликовали в журнале Advanced Materials, в которой презентовали свою новую разработку – одноатомный транзистор с квази-твердым электролитом. Это самый маленький из существующих в настоящее время транзисторов, поскольку достичь подобных размеров в типовом процессе производства, включающем в себя процессы литографии, не представляется возможным. Транзистор состоит из двух металлических контактов, зазор между которыми имеет ширину в один атом металла.


«Подавая управляющий электрический импульс мы устанавливаем атом серебра в этот зазор, замыкая цепь», - объясняет профессор Шиммель, - «Когда атом серебра удаляется, цепь размыкается».

В новой разработке ученые используют гелиевый электролит, получаемый при затвердевании водного серебряного электролита с пирогенным диоксидом кремния. Такой гель сочетает в себе достоинства твердого вещества с электрохимическими свойствами жидкости, позволяя работать транзистору и улучшая его прочностные характеристики.


Схематическое изображение работы транзистора

Преимуществом одноатомного транзистора по сравнению с другими квантовыми элементами является то, что он работает при комнатных температурах, и не требует охлаждения до абсолютного нуля, как сверхпроводниковые кубиты. Кроме того, он состоит из металлических пластин, не использует полупроводниковые материалы, и требуемое для работы напряжение весьма низкое, а, следовательно, и низкое энергопотребление.


Читайте далее: ученые создали гибкий электронный пластырь для отслеживания сердцебиения, температуры тела, дыхания и движения.