Løsningen til næste generations nanochips kommer ud af den blå luft

Forskere ved RMIT University har konstrueret en ny type transistor, byggestenen til al elektronik. I stedet for at sende elektriske strømme gennem silicium, disse transistorer sender elektroner gennem snævre luftgab, hvor de kan rejse uhindret som i rummet.

Enheden afsløret i material sciences tidsskrift Nano bogstaver , eliminerer brugen af ​​enhver halvleder overhovedet, gør den hurtigere og mindre tilbøjelig til at blive varm.

Hovedforfatter og ph.d. kandidat i RMITs forskningsgruppe for funktionelle materialer og mikrosystemer, Fru Shruti Nirantar, sagde dette lovende proof-of-concept-design til nanochips, da en kombination af metal og luftgab kunne revolutionere elektronik.

"Hver computer og telefon har millioner til milliarder af elektroniske transistorer lavet af silicium, men denne teknologi er ved at nå sine fysiske grænser, hvor siliciumatomerne kommer i vejen for strømmen, begrænse hastigheden og forårsage varme, " sagde Nirantar.

"Vores luftkanaltransistorteknologi har strømmen, der flyder gennem luften, så der er ingen kollisioner for at bremse den og ingen modstand i materialet til at producere varme."

Effekten af ​​computerchips - eller antallet af transistorer klemt på en siliciumchip - er steget på en forudsigelig vej i årtier, en fordobling hvert andet år. Men denne fremskridtshastighed, kendt som Moores lov, er blevet langsommere i de seneste år, da ingeniører kæmper for at lave transistordele, som allerede er mindre end de mindste vira, stadig mindre.

Nirantar siger, at deres forskning er en lovende vej frem for nanoelektronik som reaktion på begrænsningen af ​​siliciumbaseret elektronik.

"Denne teknologi tager simpelthen en anden vej til miniaturiseringen af ​​en transistor i et forsøg på at opretholde Moores lov i flere årtier, " sagde Shruti.

Forskerholdsleder lektor Sharath Sriram sagde, at designet løste en stor fejl i traditionelle solidkanaltransistorer - de er pakket med atomer - hvilket betød, at elektroner, der passerede gennem dem, kolliderede, bremset og spildt energi som varme.

"Forestil dig at gå på en tæt befolket gade i et forsøg på at komme fra punkt A til B. Publikum bremser dine fremskridt og dræner din energi, " sagde Sriram.

"At rejse i et vakuum på den anden side er som en tom motorvej, hvor du kan køre hurtigere med højere energieffektivitet."

Men selvom dette koncept er indlysende, vakuumpakningsløsninger omkring transistorer for at gøre dem hurtigere ville også gøre dem meget større, så er ikke levedygtige.

"Vi løser dette ved at skabe et mellemrum på nanoskala mellem to metalpunkter. Afstanden er kun et par tiere af nanometer, eller 50, 000 gange mindre end bredden af ​​et menneskehår, men det er nok til at narre elektroner til at tro, at de rejser gennem et vakuum og genskaber et virtuelt ydre rum for elektroner i luftgabet på nanoskala, " han sagde.

Enheden i nanoskala er designet til at være kompatibel med moderne industrifremstillings- og udviklingsprocesser. Den har også applikationer i rummet – både som elektronik, der er modstandsdygtig over for stråling og til at bruge elektronemission til at styre og positionere 'nano-satellitter'.

"Dette er et skridt i retning af en spændende teknologi, som sigter mod at skabe noget ud af ingenting for at øge elektronikhastigheden markant og fastholde tempoet i den hurtige teknologiske udvikling, " sagde Sriram.