Придуман новый тип п/п-приборов — низковольтные вакуумные транзисторы

Ученые из Университета Питтсбурга создали такую структуру устройства, которая позволяет вместо твердого тела использовать вакуум в качестве канала для прохождения электронов в транзисторах.

В своих экспериментах ученые использовали вертикальную трехслойную МОП-структуру «металл/двуокись кремния/кремний» с глубоким каналом. В этой структуре слои металла и кремния служат анодом и катодом, соответственно, и разделены изолирующим слоем двуокиси кремния. Перенос электронов в этом устройстве осуществляется в вакууме в вертикальном направлении.

Статья об этом исследовании под названием «Metal-oxide-semiconductor field effect transistor with a vacuum channel» была опубликована 1-го июля в журнале Nature Nanotechnology.

Это исследование возвращает нас к основам электроники, когда в 1947 г. был изобретен твердотельный транзистор. Он стал использоваться вместо громоздких и ненадежных вакуумных ламп. Идея создать миниатюрные вакуумные электронные устройства с помощью методов полупроводникового производства уже предпринималась, однако тогда не удалось преодолеть трудности, связанные с высоким вольтажом и проблемой совместимости устройств с КМОП-технологией.

Группа ученых под руководством профессора Хонга Ку Кима (Hong Koo Kim) изменила структуру вакуумного электронного устройства. Ученые обнаружили, что электроны, находящиеся на поверхности раздела между полупроводником и оксидным или металлическим слоем легко извлекаются в воздушную среду. Эти частицы образуют двумерный электронный газ. Было установлено, что под действием кулоновского отталкивания эмиссия электронов с поверхности полупроводника осуществляется без затруднений. В результате появляется возможность создания низковольтного устройства, в котором электроны перемещаются в воздухе по наноразмерному вакуумному каналу, не испытывая столкновений и не рассеиваясь.
Длина канала составляет около 20 нм, крутизна характеристики составляет 20 нс/мкм, а напряжение включения – 0,5 В.

Таким образом, исследователи продемонстрировали возможность создания низковольтных быстродействующих транзисторов нового класса, которые совместимы с современными кремниевыми устройствами.

Источник: EE Times

Оставьте отзывОтмена