Ультратонкие транзисторы

Кремниевые транзисторы — важнейший компонент электронных устройств, но из-за физических ограничений они не могут работать при электрическом напряжении ниже порогов в единицы и десятые доли вольта. Скорость работы транзистора связана с наклоном его вольт-амперной характеристики. Чем он выше, тем меньшее напряжение требуется для переключения прибора и выше его кпд. Эти параметры очень важны для новой электроники, особенно для энергозатратных ИИ-технологий, требующих быстрых вычислений.

Исследователи из Массачусетского технологического института во главе с профессором инженерного факультета Хесусом дель Аламо (Jesús A. del Alamo) создали новый тип трехмерных транзисторов на основе гетероперехода GaSb/InAs. Они основаны на эффекте квантового туннелирования электронов. Сверхтонкие транзисторы в виде стержней сечением всего в 6 нанометров могут резко переключаться, но пока работают с малым током, что снижает их производительность. Сегодня это самые маленькие 3D-транзисторы в мире. Физики научились тщательно, с точностью в нанометр, выдерживать размеры стержневых героструктур в их массивах. Это позволило добиться высокого тока при переключении всего массива.

Тесты показали, что скорость переключения нового транзистора выше предела для кремниевых транзисторов. Сравнимые с ними характеристики он имеет при более низких напряжениях и площади контактных поверхностей в квадратные нанометры. Это позволит очень компактно размещать туннельные транзисторы на компьютерном чипе и экономить на его энергопотреблении. Сейчас исследователи совершенствуют технологию изготовления транзисторов, чтобы добиться большей однородности массива на электронном чипе. Очень может быть, что «прорывная энергосберегающая технология» заменит кремний со всеми его функциями, однако на этом пути придется преодолеть некоторые трудности (Nature Electronics).