Из материала на основе редкоземельного элемента – теллура – можно создать самый маленький транзистор в мире, – пишет со ссылкой на Nature Electronics.

Компьютерные чипы используют миллиарды крошечных переключателей, называемых транзисторами, для обработки информации. Чем больше транзисторов на чипе, тем быстрее работает компьютер.

Ученые из Университета Пердью в сотрудничестве с Мичиганским технологическим университетом, Вашингтонским университетом в Сент-Луисе и Техасским университетом в Далласе обнаружили, что материал, имеющий форму одномерной спирали ДНК, заключенный в нанотрубку из нитрида бора, мог бы построить полевой транзистор диаметром два нанометра. Транзисторы на рынке изготовлены из более объемного кремния и имеют размер от 10 до 20 нанометров.

«Это исследование дает больше информации об этом многообещающем материале, который может обеспечить более быстрое вычисление в сочетании с очень низким энергопотреблением при использовании крошечных транзисторов, – сказал Джо Цю – менеджер программы для Исследовательского бюро армии, входящего в состав Исследовательской лаборатории армии по развитию боевых возможностей армии США, которая финансировала эту работу. – Эта технология будет иметь важное практическое применение в армии».

«Этот материал из теллура действительно уникален. Он создает функциональный транзистор с потенциалом быть самым маленьким в мире», – говорит д-р Пейде Йе – профессор электротехнической и компьютерной инженерии из Университета Пердью.

Одним из способов уменьшения размеров полевых транзисторов, который встречается в большинстве электронных устройств, является создание затворов, которые окружают более тонкие нанопроволоки. Эти нанопроволоки находятся внутри нанотрубок. Йе и его команда брали теллур размером всего с одну атомную цепь, а затем создавали транзисторы с этими атомными цепями или ультратонкими нанопроводами. Они начали выращивать одномерные цепочки атомов теллура и с удивлением обнаружили, что атомы в этих одномерных цепочках покачиваются. Эти покачивания стали видимыми, благодаря просвечивающей электронной микроскопии, выполненной в Техасском университете в Далласе и в Пердью.

«Атомы кремния выглядят прямыми, но атомы теллура похожи на змей. Это очень оригинальная структура», – сказал Йе.

Атомы, прочно связанные друг с другом в пары, формировали ДНК-подобные спиральные цепи, а затем взаимодействовали через слабые силы, называемые ван-дер-ваальсовыми взаимодействиями, для образования кристалла теллура. Эти взаимодействия Ван-дер-Ваальса выделяют теллур как более эффективный материал для одиночных атомных цепочек или одномерных нанопроволок по сравнению с другими, потому что им легче вписаться в нанотрубку. Поскольку отверстие нанотрубки не может быть меньше размера атома, спирали атомных цепочек теллура позволяют делать нанопровода и, следовательно, транзисторы меньше по размеру.

Исследователи успешно построили транзистор с нанопроволокой теллура, заключенной в нанотрубку из нитрида бора. Высококачественная нанотрубка из нитрида бора эффективно изолирует теллур, что позволяет построить транзистор.

«Затем исследователи оптимизируют устройство для дальнейшего повышения его производительности и продемонстрируют высокоэффективную функциональную электронную схему с использованием этих крошечных транзисторов, возможно, в сотрудничестве с исследователями Исследовательской лаборатории армии», – сказал Цю.