Forskere udvikler nyt transistorkoncept

Transistorer, som brugt i milliarder på hver computerchip, er i dag baseret på materialer af halvledertype, normalt silicium. Da kravene til computerchips i bærbare computere, tablets og smartphones fortsætter med at stige, der søges efter nye muligheder for at fremstille dem billigt, energibesparende og fleksibelt.

En forskergruppe fra Universitetet i Hamborg ledet af Dr. Christian Klinke er nu lykkedes med at fremstille transistorer baseret på et helt andet princip. De bruger metalnanopartikler, der er så små, at de ikke længere viser deres metalliske karakter under strøm, men udviser et energigab forårsaget af Coulomb-frastødningen af ​​elektronerne mellem hinanden. Via en styrespænding, dette mellemrum kan forskydes energisk, og strømmen kan således tændes og slukkes efter ønske. I modsætning til tidligere lignende tilgange, nanopartiklerne er ikke aflejret som individuelle strukturer, gør produktionen meget kompleks og egenskaberne af de tilsvarende komponenter upålidelige, men, i stedet, de aflejres som tynde film med en højde på kun et lag af nanopartikler. Ved at anvende denne metode, enhedernes elektriske egenskaber bliver justerbare og næsten identiske.

Disse Coulomb-transistorer har tre hovedfordele, der gør dem interessante til kommercielle anvendelser:Syntesen af ​​metalnanopartikler ved kolloid kemi er meget godt kontrollerbar og skalerbar. Det giver meget små nanokrystaller, der kan opbevares i opløsningsmidler og er nemme at behandle. Langmuir-Blodgett-aflejringsmetoden giver højkvalitets monolagsfilm og kan også implementeres i industriel skala. Derfor, denne tilgang muliggør brugen af ​​standard litografimetoder til design af komponenterne og integration i elektriske kredsløb, hvilket gør apparaterne billige, fleksibel, og industrikompatibel. De resulterende transistorer viser en koblingsadfærd på mere end 90% og fungerer op til stuetemperatur. Som resultat, billige transistorer og computerchips med lavere strømforbrug er mulige i fremtiden.

Forskningsresultaterne er nu offentliggjort i det videnskabelige tidsskrift Videnskabens fremskridt .

"Videnskabeligt interessant er, at metalpartiklerne arver halvlederlignende egenskaber på grund af deres lille størrelse. Selvfølgelig. der er stadig meget forskning at lave, men vores arbejde viser, at der er alternativer til traditionelle transistorkoncepter, som kan bruges i fremtiden inden for forskellige anvendelsesområder", siger Christian Klinke. "De enheder, der er udviklet i vores gruppe, kan ikke kun bruges som transistorer, men de er også meget interessante som kemiske sensorer, fordi mellemrummene mellem nanopartiklerne, der fungerer som såkaldte tunnelbarrierer, reagerer meget følsomme over for kemiske aflejringer."