Новый тип оптического транзистора

0 570
0

Новый тип оптического транзистора настоящее время транзисторы находятся практически в каждом устройстве, они работают в ваших компьютерах, мобильных телефонах, автомобилях и даже в холодильниках. Каждый новый виток развития технологий требует уменьшения размеров транзисторов, что позволяет разрабатывать все более высокоскоростные чипы и процессоры с большей вычислительной мощностью. Однако, в последние годы дело с сокращением размеров транзисторов обстоит не очень хорошо, приблизившись к пределу физических ограничений его темпы значительно уменьшились, можно сказать практически остановились на месте. Однако, транзистор нового типа, разработанный учеными из университета Северной Каролины, который использует в своей работе принципы фотоники, может стать одной из палочек-выручалочек, которые помогут сдвинуть с мертвой точки процесс увеличения вычислительных мощностей процессоров, определяемый так называемым законом Гордона Мура.

Транзистор, в частности полевой транзистор, использующийся сейчас практически во всех полупроводниковых чипов, по сути, является крошечным "выключателем" с электронным управлением. У него имеются три электрода - сток, исток и затвор. Изменяя напряжение на затворе, можно управлять силой тока, который течет между стоком и истоком. А множество таких транзисторов, объединенных в единую электронную схему, может выполнять и простейшие логические операции, и сложные вычислительные задачи, что определяется величиной и сложностью электронной схемы.

Но сокращение размеров транзисторов является достаточно непростой задачей. Они и так уже имеют размеры, исчисляющиеся десятками нанометров. Основу большинства современных транзисторов составляют тончайшие слои кремния с различными добавками, что придает материалу различные полупроводниковые свойства. И когда структура транзистора становится слишком маленькой, он начинает вести себя совершенно непредсказуемо за счет проявления некоторых эффектов странной квантовой физики, в частности, квантового туннелирования.
 

Новый тип оптического транзистора

Как упоминалось выше, током через транзистор, разработанный учеными из Северной Каролины, управляет свет. Когда фотоны света начинают падать на определенный участок поверхности транзистора, он открывается и начинает пропускать ток от истока к стоку. И самым главным является то, что такие устройства могут иметь гораздо меньшие размеры, нежели обычные транзисторы, ведь у них полностью отсутствует управляющий электрод, затвор. Отсутствие этого электрода устраняет возможность возникновения паразитного тока за счет явления квантового туннелирования электронов от стока к затвору и от затвора к истоку, и наоборот.

Физика, определяющая принципы работы нового транзистора, достаточно проста и понятна. В транзисторе использованы фотоматериалы, которые известны достаточно давно и которые проводят через себя электрический ток только при условии освещения их поверхности. В данном случае в роли такого материала выступает лента из кадмия и селена, толщина которой составляет всего несколько атомов. Такой материал при освещении светом лазер изменяет свою электрическую проводимость более чем в миллион раз и это сопоставимо с подобными характеристиками обычных полевых транзисторов.

Все, что написано выше, звучит весьма привлекательно, но существует и несколько проблем, которые будут препятствовать появлению чипов и процессоров на основе транзисторов нового типа. И главной проблемой является проблема оптического управления каждым из отдельных транзисторов, миллионы и миллиарды которых объединены в одну электронную схему. Если технологии такого управления обычными транзисторами отработаны уже достаточно хорошо, то подходящая технология оптического индивидуального управления транзисторами не существует даже в теории.

 



Источник | Опубликовал: RFProject


и поделитесь с друзьями в соц сетях:


Добавить комментарий

Похожие новости