Вже більше десятиліття йде гонка по скороченню розмірів окремих компонентів сучасних чіпів. Вчені й інженери з'ясували, що нижнім теоретичним порогом цих розмірів є розмір 5 нанометрів, після чого працездатність елементів транзисторної логіки буде загублена внаслідок збільшення впливу ефектів квантової механіки. І можна сказати, що гонка, про яку згадувалося трохи вище, наближається до фінішу, адже розміри транзисторів, розміщених на кристалах найсучасніших чіпів, рівні 20 нанометрів, що всього в чотири рази більше теоретичної межі.
Однак, дослідники з Національної лабораторії імені Лоуренса в Берклі (Lawrence Berkeley National Laboratory, Berkeley Lab) кинули виклик існуючим законам фізики і добилися успіху в цій справі. Вони створили транзистор, керуючий електрод (затвор) якого має розмір всього 1 нанометр. Для порівняння, найтонша людська волосина має діаметр 50 000 нанометрів.
Ключем до успіху в справі створення нового транзистора є використання декількох інноваційних матеріалів – вуглецевих нанотрубок і дисульфіду молібдену (MoS2). Дисульфід молібдену або молібденіт відноситься до класу двовимірних напівпровідникових матеріалів і має величезний потенціал для його використання в світлодіодах,
напівпровідникових лазерах, транзисторах, сонячних батареях і т.п.
Стандартні транзистори мають три електрода, стік, витік і затвор. Електричний струм тече через транзистор від стоку до витоку, а керує цим струмом потенціал, що подається на затвор. Величина і полярність цього потенціалу може включити або вимкнути транзистор. У новому транзисторі дослідники використовували той ефект, що електрони пересуваються в шарі молібденіту, зустрічаючи більший опір, ніж в кремнії. Це, в свою чергу, заважає їм зробити квантовий тунельний перехід на інший електрод, що робить поточний через транзистор струм абсолютно некерованим.
Розібравшись зі створенням напівпровідникового каналу майбутнього транзистора, вчені приступили до створення 1-нанометрового керуючого електрода, затвора, що виявилося досить і досить складною справою. Звичайні літографічні технології вже не працюють на цьому масштабі, тому вченим довелося звернути свою увагу на вуглецеві нанотрубки, порожнисті вуглецеві трубки, діаметр яких може дорівнювати 1 нанометру.
Коли вченим вдалося створити з вуглецевої нанотрубки затвор транзистора, вони виміряли всі характеристики отриманого пристрою, як повідомляє ecnmag.com. Виявилося, що такий транзистор цілком працездатний і потенціал на "нанотрубочному" затворі дозволяє ефективно управляти струмом через транзистор.
"Однак, наш транзистор є лише доказом працездатності нової ідеї. Ми ще не розробили технологію створення безлічі таких транзисторів на чіпі, крім цього, ми поки виготовили і випробували лише кілька зразків нанометрових транзисторів" - пишуть вчені, - "Проте, все це є демонстрацією того, що розміри транзистора можуть бути нижчими 5 нанометрів. І ми сподіваємося на те, що наша робота в майбутньому дозволить закону Гордона Мура протриматися ще якийсь час".
