После кремния: Транзисторы без полупроводников
Для своих экспериментов группа Япа использовала наноизолятор — слой нанотрубок из нитрида бора. С помощью лазеров исследователи размещали квантовые точки из атомов золота размером около 3 нм на верхней стороне таких нанотрубок. Выбор нанотрубок из нитрида бора в качестве субстрата был обусловлен их практически идеальными качествами: небольшим стабильным контролируемым диаметром и изоляционными свойствами.
В результате проведенных совместно с учеными Национальной лаборатории Оук-Ридж исследований этой структуры с подсоединенными к ее концам золотыми электродами обнаружилось, что электроны способны перескакивать, минуя изолятор, от одной квантовой точки к другой — явление, известное как туннельный эффект. Полученная структура оказалась транзистором: при достаточном приложенном к ней напряжении она «переключалась» в проводящее состояние. При понижении или отключении напряжения структура возвращалась к исходному состоянию изолятора.
Так как в качестве основы нового транзистора использован изолятор, он не имеет недостатка, характерного для полупроводниковых транзисторов — утечек тока, вызывающих потери энергии на нагрев.
Группа Япа — не первая, которой удалось получить транзисторы, использующие туннельный эффект. Но такие транзисторы, созданные другими группами, работоспособны только при очень низких температурах.
Секрет прибора Япа — в его субмикронных размерах (длина — 1 мкм, ширина — 20 нм). Расстояния между квантовыми точками, составляющие единицы нанометров, делают возможным управление движением электронов при комнатной температуре. Длина транзистора (расстояние между электродами) теоретически может быть уменьшена до долей микрона.
По сообщению Michigan Technological University