Созданные первые в своем роде транзисторы, полностью состоящие из углерода

Ученые из Техасского университета в Далласе разработали и изготовили опытные образцы новых транзисторов, структура которых полностью состоит из углерода. Такие транзисторы в будущем могут стать заменой традиционных кремниевых транзисторов, и на их основе можно будет создавать вычислительные системы нового поколения, более производительные и более эффективные, нежели нынешние.

«В структуре нового транзистора был использован целый ряд существующих нанотехнологий в весьма уникальной их комбинации» — рассказывает доктор Джозеф С. Фридман (Joseph S. Friedman), — «Более того, новый транзистор работает на принципах спинтроники, а не электроники, как обычные кремниевые транзисторы».

Напомним нашим читателям, что транзисторы, которые являются ключевыми компонентами практически всех электронных устройств, представляют собой крошечные кремниевые структуры, пропускающие через себя отрицательно заряженные электроны. Эти транзисторы являются своего рода миниатюрными выключателями, пропускающими или не пропускающими электрический ток. Но, помимо переноса электрического заряда, электроны обладают еще одним параметром, называемым спином, которое имеет отношение к магнитным свойствам электрона. И в последние годы исследователи ищут способы использования спина электронов в качестве носителя информации, создавая новые классы транзисторов и других устройств из области спинтроники.

Новый спинтронный транзистор, созданный группой доктора Фридмана, работает как логический элемент, полагающийся на один из основных принципов электромагнетизма. Этот принцип определяет то, что электрический ток, текущий через проводник, создает вокруг этого проводника магнитное поле. Кроме этого, внешнее магнитное поле оказывает влияние на электрический ток, текущий по проводнику. И в традиционных кремниевых транзисторах эти принципы и явления не могут быть использованы.

В данном случае в качестве проводника (канала транзистора) используется тончайшая графеновая нанолента. А в качестве управляющих электродов используются две углеродных нанотрубки, расположенные по бокам от наноленты. Ток, протекающий через нанотрубки в определенном направлении, создает вокруг них магнитное поле, которое, в свою очередь, влияет на ток, текущий через наноленту. Такая структура позволит создать «многокаскадные» транзисторы и логические элементы, состоящие из несвязанных физически друг с другом компонентов.

Поскольку связь между графеновыми нанолентами осуществляется посредством электромагнитных волн, а не движущихся электронов, она, эта связь, может быть намного более быстрой. Такие транзисторы, как ожидается, смогут работать на терагерцовых частотах. Помимо этого, углеродные компоненты таких транзисторов могут быть сделаны намного меньшими, чем компоненты кремниевых транзисторов, размеры которых уже приближаются к минимальным пределам, определяемым некоторыми фундаментальными физическими законами.