Forskere utvikler ny transistorkonsept

Anonim

Transistorer, som brukt i milliarder på hver dataplate, er i dag basert på halvleder-type materialer, vanligvis silisium. Etter hvert som kravene til dataplate i bærbare datamaskiner, tabletter og smarttelefoner fortsetter å stige, blir nye muligheter søkt å produsere dem billigt, energibesparende og fleksibelt.

En forskningsgruppe i Hamburg som ledes av Dr. Christian Klinke, har nå lykkes med å produsere transistorer basert på et helt annet prinsipp. De bruker metall nanopartikler som er så små at de ikke lenger viser sin metalliske karakter under strømmen, men viser et energiforbruk som skyldes Coulomb-frastøtningen av elektronene blant hverandre. Via en styrespenning kan dette gapet forskyves energisk, og strømmen kan dermed slås på og av som ønsket. I motsetning til tidligere lignende tilnærminger blir ikke nanopartiklene avsatt som individuelle strukturer, noe som gjør produksjonen svært kompleks og egenskapene til de tilsvarende komponentene upålitelige, men i stedet blir de avsatt som tynne filmer med en høyde på bare ett lag av nanopartikler. Ved bruk av denne metoden blir de elektriske egenskapene til enhetene justerbare og nesten identiske.

Disse Coulomb-transistorene har tre hovedfordeler som gjør dem interessante for kommersielle applikasjoner: Syntese av metall nanopartikler ved kolloidal kjemi er meget godt kontrollerbar og skalerbar. Det gir svært små nanokrystaller som kan lagres i løsningsmidler og er lette å behandle. Langmuir-Blodgett-avsetningsmetoden gir høykvalitets monolagsfilmer og kan også implementeres i industriell skala. Derfor tillater denne tilnærmingen bruk av standard litografi metoder for utforming av komponentene og integrering i elektriske kretser, noe som gjør enhetene rimelige, fleksible og industrikompatible. De resulterende transistorene viser en bytteevne på mer enn 90% og fungerer opp til romtemperatur. Som et resultat er billige transistorer og dataplisjer med lavere strømforbruk mulig i fremtiden.

Forskningsresultatene er nå publisert i vitenskapelig journal Science Advances .

"Vitenskapelig interessant er at metallpartiklene arver halvlederlignende egenskaper på grunn av deres små størrelse. Det er selvfølgelig fortsatt mye forskning som skal gjøres, men vårt arbeid viser at det finnes alternativer til tradisjonelle transistorkonsepter som kan brukes i fremtiden i ulike bruksområder ", sier Christian Klinke. "Apparatene som er utviklet i vår gruppe, kan ikke bare brukes som transistorer, men de er også veldig interessante som kjemiske sensorer fordi mellomrummene mellom nanopartiklene, som virker som såkalte tunnelbarrierer, reagerer svært følsomt for kjemiske avsetninger."

menu
menu