Розроблений вигляд молекулярного переходу одностінної нанотрубки з металевими сегментами на лівому та правому кінцях та ультракоротким напівпровідниковим каналом ~3,0 нм між ними. Авторство: Національний науково-технічний університет, Москва
Міжнародна група дослідників використала унікальний інструмент, вставлений в електронний мікроскоп, щоб створити транзистор, у 25 000 разів менший за ширину людського волосся.
У дослідженні, опублікованому в Science, взяли участь дослідники з Японії, Китаю, Росії та Австралії, які працювали над проектом, який розпочався п’ять років тому.
Професор Дмитро Гольберг, співдиректор Центру матеріалознавства QUT, який керував дослідницьким проектом, сказав, що результат став «дуже цікавим фундаментальним відкриттям», яке може стати основою для майбутньої розробки малих транзисторів для майбутніх поколінь передових обчислень. пристроїв.
Професор Дмитро Гольберг очолив команду, яка за допомогою унікального приладу, вставленого в електронний мікроскоп, створила транзистор на 25 000 менше за ширину людського волосся. Кредит: QUT
«У цій роботі ми показали, що можна контролювати електронні властивості однієї вуглецевої нанотрубки», — сказав професор Голберг.
Дослідники створили крихітний транзистор, одночасно застосовуючи потужність і низьку напругу, нагріваючи вуглецеву нанотрубку, що складається з кількох шарів, до тих пір, поки зовнішня трубка не відокремиться, залишивши одношарову нанотрубку.
Потім нагрівання та деформація змінили «заплутування» нанотрубки, тобто перебудову структури, в якій атоми вуглецю зливаються разом, утворюючи єдиний атомний шар стінки нанотрубки.
Результатом нової структури, що з’єднує атоми вуглецю, стало те, що нанотрубка була перетворена в транзистор.
Члени команди професора Гольберга з Національного університету науки і техніки в Москві створили теорію, яка пояснює зміни атомної структури та властивостей, які спостерігаються в транзисторі.
Провідний автор доктор Дай-Мінг Тан з Міжнародного центру архітектури наноматеріалів в Японії сказав, що дослідження продемонструвало здатність маніпулювати молекулярними властивостями нанотрубки для виготовлення наноелектричних пристроїв.
Доктор Тан почав працювати над проектом п’ять років тому, коли професор Гульберг очолив дослідницьку групу в цьому центрі.
«Напівпровідникові вуглецеві нанотрубки є перспективними для виготовлення енергоефективних нанотранзисторів для створення мікропроцесорів, які виходять за рамки кремнію», – сказав доктор Тан.
Однак анізотропію окремих вуглецевих нанотрубок, яка однозначно визначає геометрію атома та електронну структуру, залишається важко контролювати.
«У цій роботі ми розробили та виготовили транзистори з внутрішньомолекулярними вуглецевими нанотрубками, змінивши локальний контраст сегмента металевих нанотрубок шляхом механічного нагрівання та тиску».
Професор Голберг сказав, що дослідження, що демонструє фундаментальну науку створення крихітного транзистора, було багатообіцяючим кроком до створення мікропроцесорів, які виходять за рамки кремнію.
Транзистори, які використовуються для перемикання та посилення електронних сигналів, часто називають «будівельними блоками» всіх електронних пристроїв, включаючи комп’ютери. Наприклад, Apple каже, що чіп, який живить майбутні iPhone, містить 15 мільярдів транзисторів.
Комп’ютерна індустрія зосереджена на розробці все менших і менших транзисторів протягом десятиліть, але вона стикається з обмеженнями кремнію.
Останніми роками дослідники зробили важливий крок у розробці нанорозмірних транзисторів, які настільки малі, що мільйони з них можуть поміститися в штифтову головку.
«Мініатюрні транзистори в нанометровому масштабі є серйозним викликом для сучасної напівпровідникової та нанотехнологічної промисловості», — сказав професор Голберг.
«Нинішнє відкриття, хоча й непрактичне для масового виробництва малих транзисторів, демонструє новий принцип виготовлення та відкриває новий горизонт для використання термомеханічної обробки нанотрубок для отримання найменших транзисторів із бажаними властивостями».
Довідка: «Напівпровідникові наноканали в металевих вуглецевих нанотрубках шляхом термомеханічної зміни» Дай-Мінг Тан, Сергій Васильович Єрухен, Дмитро Й. Квашнін, Віктор А. Чен, Дон Н. Футаба, Юнцзя Чжен, Жун Сян, Сінь Чжоу, Фен-Чун Сі, Наоюкі Кавамото, Масанорі Мітоме, Йошіхіро Немото, Фуміхіко Уесугі, Масакі Такегучі, Шигео Маруяма, Хуей-Мінгіо Бандо, Павло Б. Сорокін та Дмитро Гольберг, 23 грудня 2021 р. Доступно тут. наук.
DOI: 10.1126 / science.abi8884
“Професійний вирішувач проблем. Тонко чарівний любитель бекону. Геймер. Завзятий алкогольний ботанік. Музичний трейлер”
