перевод 2

Наименьший. Транзистор. Когда-либо.

На протяжении более десяти лет, инженеры уже присматривается к финишу в гонке, чтобы уменьшить размер компонентов в интегральных схемах. Они знали, что законы физики установили порог в 5-нанометровой от размера транзисторов ворот среди обычных полупроводников, около одной четверти размера высокого класса 20-нанометровых транзисторов ворот в настоящее время на рынке.

Некоторые законы, чтобы их нарушать, или по крайней мере под сомнение.

Исследовательская группа под руководством факультета ученого Али Javey на кафедре Национальной лаборатории Лоренса Беркли энергетики (Berkeley Lab) сделал именно это, создав транзистор с рабочим 1-нанометровой ворот. Для сравнения, прядь человеческих волос имеет толщину около 50 000 нанометров.

"Мы сделали самый маленький транзистор зарегистрированных на сегодняшний день," сказал Javey, ведущий главный исследователь программы электронных материалов в области материаловедения Отдел Лаборатории Беркли. "Длина ворот считается определяющим размер транзистора. Мы продемонстрировали 1-нанометрового затвора транзистора, показывающий, что при выборе правильных материалов, есть намного больше места, чтобы уменьшить нашу электронику."

Ключ в том, чтобы использовать углеродные нанотрубки и дисульфид молибдена (MoS2), двигатель смазки обычно продаются в магазинах автозапчастей. MoS2 является частью семейства материалов с огромным потенциалом для применения в светодиодов, лазеров, наноразмерных транзисторов, солнечных батарей, и многое другое.

Полученные результаты были опубликованы в журнале Science. Другие исследователи по этой статье включают Джефф Bokor, преподавательскую старший научный сотрудник Лаборатории Беркли и профессор Калифорнийского университета в Беркли; Chenming Ху, профессор Калифорнийского университета в Беркли; Луна Ким, профессор в Университете Техаса в Далласе; и H.S. Филип Вонг, профессор Стэнфордского университета.

Развитие может быть ключом к поддержанию предсказания живым Intel соучредителя Гордона Мура, что плотность транзисторов на интегральных схемах будет удваиваться каждые два года, что позволяет увеличить производительность наших ноутбуков, мобильных телефонов, телевизоров и другой электроники.

"Полупроводниковая промышленность давно предполагали, что любые ворота ниже 5 нанометров не будет работать, так что все, что ниже, что даже не рассматривалось," говорит ведущий автор исследования Sujay Десаи, аспирант в лаборатории Javey в. "Это исследование показывает, что к югу от 5-нанометровые ворота не следует сбрасывать со счетов. Промышленность была выдавливание каждый последний бит возможности из кремния. Изменяя материал от кремния к MoS2, мы можем сделать транзистор с затвором, который только 1 нанометра в длину, и управлять им, как переключатель ".

Когда "электроны из-под контроля"

Транзисторы состоят из трех терминалов: источник, сток, и ворота. Ток течет от источника к стоку, и этот поток управляется ворот, который включается и выключается в ответ на приложенного напряжения.

Оба кремния и MoS2 имеют структуру кристаллической решетки, но электроны, проходящие через кремний легче и сталкиваются с меньшим сопротивлением по сравнению с MoS2. Это является благом, когда ворота 5 нм или более. Но ниже той длины, квантовомеханический явление, называемое туннелирование умирает, и ворота барьер уже не в состоянии держать электроны из баржей через от источника к терминалам сливных.

"Это означает, что мы не можем отключить транзисторы," сказал Десаи. "Электроны из-под контроля."

Поскольку электроны, проходящие через MoS2 тяжелее, их поток может управляться с меньшими длинами ворот. MoS 2 также может быть уменьшено до атомарно тонких листов, толщиной около 0,65 нм, с более низкой диэлектрической постоянной, мера отражающей способности материала накапливать энергию в электрическом поле. Оба эти свойства, в дополнение к массе электрона, помогают улучшить управление потоком тока внутри транзистора, когда длина затвора уменьшается до 1 нанометра.

После того, как они поселились на MoS2 в качестве полупроводникового материала, это было время, чтобы построить ворота. Создание структуры 1-нанометровый, оказывается, не маленький подвиг. Обычные методы литографии работают не очень хорошо в этом масштабе, поэтому исследователи обратились к углеродные нанотрубки, полые цилиндрические трубы диаметром как малые, как 1 нанометр.

Затем они измерили электрические свойства устройств, чтобы показать, что MoS2 транзистор с углеродом нанотрубки затвором эффективно контролировать поток электронов.

"Эта работа продемонстрировала самый короткий транзистор никогда", сказал Javey, который также является профессором Калифорнийского университета в Беркли электротехники и компьютерных наук. "Тем не менее, это доказательство концепции. Мы еще не упакованы эти транзисторы на чипе, и мы не сделали это миллиарды раз. Мы также не разработали самостоятельно выровненных схемы изготовления для уменьшения паразитных сопротивлений в устройстве. Но эта работа важна, чтобы показать, что мы более не ограничены 5-нанометровом ворот для наших транзисторов. Закон Мура может продолжаться некоторое время дольше за счет правильного проектирования полупроводникового материала и архитектуры устройства ".

Работа в Лаборатории Беркли в основном финансируется Департаментом программы Основные энергии наук энергетики.