- •Курс лекций
- •Наноэлектронные приборы
- •Кремниевые мдп транзисторы
- •High-k технология metal gate.
- •Кни мдп транзисторы.
- •Транзисторы с двойным затвором.
- •Полевые транзисторы с затвором Шоттки.
- •Гетеротранзисторы
- •Немт-транзисторы.
- •Modfet-транзисторы.
- •Резонансно-туннельные транзисторы.
- •Гетероструктурный транзистор на квантовых точках.
- •Транзисторы на основе одноэлектронного туннелирования.
- •Кремниевый одноэлектронный транзистор с двумя затворами.
- •Квантово-точечный кни транзистор.
- •Одноэлектронные транзисторы на основе гетероструктур.
- •Транзисторы на основе туннельных переходов мдм
- •Приборы на основе цепочек коллоидных частиц золота.
- •Молекулярный одноэлектронный транзистор.
- •Одноэлектронный механический транзистор.
- •Баллистические транзисторы
- •Интерференционные транзисторы
- •Полевые транзисторы на отраженных электронах.
- •Нанотранзисторы на основе углеродных нанотрубок
- •Транзисторы на горячих электронах.
- •Спин чувствительные приборы.
- •Энергонезависимая память на гигантском магнитосопротивлении.
- •Спин вентильный транзистор.
- •Оптоэлектронные приборы
- •Лазеры с квантовыми ямами и точками.
- •Оптические модуляторы.
Одноэлектронный механический транзистор.
Процесс сохранения состояния в логической цепи 0 или 1, обеспечивается в микроэлектронике, как правило, «переносом» через полупроводниковый переход транзистора порядка 100 тысяч электронов. Для передачи одного бита информации такой подход выглядит несколько расточительно. К тому же, часть из этих сотен тысяч электронов создаст тепловой шум, другая часть из-за туннельного эффекта вообще «улетит» через подложку отказавшись выполнять полезную работу, еще одна часть просто рассеется теплом в окружающее пространство. Все перечисленные недостатки, как и многие другие, являются неотъемлемой частью современных методов создания микроэлектронных устройств.
В наноэлектронике разработано устройство «механического» транзистора, способного передавать «поштучно» электроны из одной цепи в другую, его структура представлена на рис. 2.23. На проводники «G1» и «G2» подается регулируемое по частоте переменное напряжение от генератора, изготовленного на одной подложке с «транзистором». Переменный ток приводит в действие механический маятник на конце которого можно видеть два утолщения (молоточка). Маятник A изолирован от всех контактов (G1, G2, S, D) и заземлен. В создании колебательных движений, подчиняясь электромагнитному эффекту, участвует «молоточек», находящийся между контактами генератора, но в соприкосновение с ними он не входит. Роль транзисторного «перехода» играет второй «молоточек». Контакты с обеих его сторон выполнены с точностью до 10 нм, один из них — исток (source), а другой — сток (drain). Расстояние между ними — 300 нанометров. В цепь сток-исток включен источник тока и измерительный прибор. Колеблясь, маятник касается стока, и благодаря туннельному эффекту переносится один электрон. Удар в исток пересылает электрон дальше по цепи. И так до бесконечности. При комнатной температуре и напряжении между стоком и истоком 1 В (маятник раскачивается напряжением 3 В) за один размах переносилось порядка 500 электронов. Подобрав оптимальную частоту генерации и величину напряжения, приложенного к «переходу», удалось создать условия для переноса лишь одного электрона. Но зависимость от температуры окружающей среды оказалась достаточно высока. Снижение рабочей температуры «транзистора» до 4 оК остановило прибор, т.к. механическая жесткость маятника увеличилась, и он перестал колебаться. Однако перспективы у такого «транзистора» хорошие, потому что множество таких устройств относительно легко создать на современном этапе развития полупроводниковой литографии (все контакты, а также сам маятник были выполнены в промышленных циклах).
С прикладной точки зрения механический «транзистор» привлекателен для космической электроники, где радиоактивное излучение вносит много помех, вызывая спонтанные переходы в полупроводниковых слоях, а маятнику такое излучение не страшно. Очень выгодно использовать его в обычной вычислительной электронике (нет утечки и тепловых шумов). Если транзистор выключен, то он действительно выключен (сток и исток разделены физически).
Рис. 2.23. Фотография (а) механического транзистора, сделанная с помощью электронного микроскопа и его топология (б).