Tarptautinė mokslininkų komanda panaudojo unikalų instrumentą, įdėtą į elektroninį mikroskopą, kad sukurtų tranzistorių, 25 000 kartų mažesnį už žmogaus plauko plotį.

„Science“ paskelbtame tyrime dalyvavo mokslininkai iš Japonijos, Kinijos, Rusijos ir Australijos, kurie dirbo prie projekto, kuris prasidėjo prieš penkerius metus.

Profesorius Dmitrijus Golbergas, vienas iš QUT Medžiagų mokslo centro direktoriaus, vadovavęs tyrimo projektui, sakė, kad rezultatas buvo „labai įdomus esminis atradimas“, galintis padėti ateityje kurti mažus tranzistorius, skirtus ateities kartoms pažangias skaičiavimo technologijas. prietaisų.

Profesorius Dmitrijus Golbergas vadovavo komandai, kuri panaudojo unikalų instrumentą, įdėtą į elektroninį mikroskopą, kad sukurtų 25 000 tranzistorių, mažesnį už žmogaus plauko plotį. Kreditas: QUT

„Šiame darbe parodėme, kad įmanoma valdyti vieno anglies nanovamzdelio elektronines savybes“, – sakė profesorius Golbergas.

Tyrėjai sukūrė mažytį tranzistorių, tuo pat metu taikydami galią ir žemą įtampą, kaitindami anglies nanovamzdelį, sudarytą iš kelių sluoksnių, kol išorinis vamzdžio korpusas atsiskiria, palikdamas vieno sluoksnio nanovamzdelį.

Tada karštis ir įtampa pakeitė nanovamzdelio „įsipainiojimą“, o tai reiškia, kad anglies atomai susilieja ir sudaro vieną nanovamzdelio sienelės atominį sluoksnį.

Naujos struktūros, jungiančios anglies atomus, rezultatas – nanovamzdelis buvo paverstas tranzistorius.

Profesoriaus Golbergo komandos nariai iš Nacionalinio mokslo ir technologijų universiteto Maskvoje sukūrė teoriją, paaiškinančią tranzistoriaus pastebėtus atominės struktūros ir savybių pokyčius.

Pagrindinis autorius dr. Dai-Ming Tangas iš Tarptautinio nanomedžiagų architektūros centro Japonijoje teigė, kad tyrimas parodė gebėjimą manipuliuoti nanovamzdelio molekulinėmis savybėmis, kad būtų galima gaminti nanoelektrinius prietaisus.

Daktaras Tangas prie projekto pradėjo dirbti prieš penkerius metus, kai profesorius Gulbergas vadovavo šio centro tyrimų grupei.

„Puslaidininkiai anglies nanovamzdeliai yra perspektyvūs gaminant energiją taupančius nanotranzistorius, kad būtų sukurti mikroprocesoriai, kurie ne tik silicio, – sakė dr.

Tačiau atskirų anglies nanovamzdelių anizotropija, kuri vienareikšmiškai lemia atominę geometriją ir elektroninę struktūrą, išlieka sunkiai kontroliuojama.

„Šiame darbe mes sukūrėme ir pagaminome intramolekulinius anglies nanovamzdelių tranzistorius, pakeisdami vietinį metalinio nanovamzdelio segmento kontrastą mechaniniu kaitinimu ir slėgiu.”

Profesorius Golbergas sakė, kad moksliniai tyrimai, įrodantys fundamentinį mokslą kuriant mažytį tranzistorių, buvo daug žadantis žingsnis kuriant mikroprocesorius, kurie ne tik silicio.

Tranzistoriai, naudojami elektroniniams signalams perjungti ir stiprinti, dažnai vadinami visų elektroninių prietaisų, įskaitant kompiuterius, „statybiniais blokais“. Pavyzdžiui, „Apple“ teigia, kad lustas, maitinantis būsimus „iPhone“, turi 15 milijardų tranzistorių.

Kompiuterių pramonė dešimtmečius daugiausia dėmesio skyrė vis mažesnių tranzistorių kūrimui, tačiau ji susiduria su silicio trūkumais.

Pastaraisiais metais mokslininkai padarė didelę pažangą kurdami nanoskalės tranzistorius, kurie yra tokie maži, kad milijonai jų gali tilpti į kaiščio galvutę.

„Tranzistorių sumažinimas iki nanometrų skalės yra didelis iššūkis šiuolaikinei puslaidininkių ir nanotechnologijų pramonei“, – sakė profesorius Golbergas.

„Dabartinis atradimas, nors ir nepraktiškas masinei mažų tranzistorių gamybai, demonstruoja naują gamybos principą ir atveria naują horizontą nanovamzdelių termomechaniniam apdorojimui, siekiant gauti mažiausius norimų savybių tranzistorius.

Nuoroda: Dai-Ming Tangas, Sergejus V. Eruhenas, Dmitrijus J. Kvašninas, Viktoras A. Chen, Don N. Futaba, Yongjia Zheng, Rong Xiang, Xin Zhou, Feng-Chun Hsia, Naoyuki Kawamoto, Masanori Mitome, Yoshihiro Nemoto, Fumihiko Uesugi, Masaki Takeguchi, Shigeo Maruyama, Hui-Ming Cheng, Lioshio Bando Pavelas B Sorokinas ir Dmitrijus Golbergas, 2021 m. gruodžio 23 d. Galima čia. Mokslas.
DOI: 10.1126 / science.abi8884