Световые транзисторы спасут закон Мура

Cхема устройства полевых транзисторов (слева) и LET-транзисторов (справа).

Иллюстрация: Jason K. Marmon et all, 2016

Группа физиков под руководством Джейсона Мармона из Университета штата Северной Каролины предложила использовать новый тип транзисторов, чья работа основана на фотоэффекте. Такой подход позволит уменьшить размеры транзисторов, и закон Мура, соответственно, продолжит действовать и дальше. Препринт статьи был размещен на сайте arXiv.org.

Постоянное увеличение количества полевых транзисторов на интегральных микросхемах, которое описывается законом Мура, связано с уменьшением их размеров. Однако современные полевые транзисторы обладают уже достаточно маленькими размерами, так что толщина полупроводников достигает всего лишь нескольких атомных слоев. Применение легирующих смесей, призванных улучшить полупроводниковые свойства, может непредсказуемо повлиять на работу транзистора из-за наличия лишних атомов. Также проблему представляет изготовление таких компонентов, как затворы. 

Ученые предложили использовать LET-транзистор, канал которого состоит из двух контактов металл-полупроводник. Каждый переход может быть как истоком (S), через который носители заряда входят в канал транзистора, так и стоком (D), через который уходят. Сам канал является полупроводниковым нанокристаллом. При этом у LET-транзистора отсутствует затвор — электрод, через который подается входное напряжение, регулирующее поток электронов от истока к стоку. Вместо этого S-D проводимость модулируется светом. Кроме этого, переход носителей заряда в зону проводимости полупроводника осуществляется не через термоактивацию полупроводников, а через оптическое поглощение.  

Физики создали прототип LET-транзистора на основе нитевидных нанокристаллов из CdSe. Полученный транзистор продемонстрировал технические характеристики усовершенствованных полевых транзисторов.

Упрощенная архитектура LET-транзистора позволяет решить проблемы, связанные с изготовлением затворов и улучшением свойств полупроводников, а также снизить стоимость производства. Благодаря строению канала и использованию принципов фотоэффекта, транзистор может демонстрировать свойства, характерные для многозатворных транзисторов, и использоваться, таким образом, в реализации логических элементов. Таким образом, единственным ограничением количества размещаемых на интегральных микросхемах проводников остается квантовый уровень.

Закон Мура был предложен одним из основателей компании Intel Гордоном Муром. Он описывает удвоение числа транзисторов на микросхемах каждые два года, в результате чего происходит экспоненциальный рост мощности вычислительных устройств. Закон был основан на простом наблюдении и, хотя существуют его примеры и в других сферах производства и экономики, в будущем он должен столкнуться с фундаментальными ограничениями, поскольку бесконечный рост невозможен из-за законов природы.

Александр Еникеев

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.