Undersøgelse introducerer nye vakuumkanaltransistorer i nanoskala

Vakuumrør spillede oprindeligt en central rolle i udviklingen af ​​elektroniske enheder. For et par årtier siden, imidlertid, forskere begyndte at erstatte dem med halvledertransistorer, små elektroniske komponenter, der både kan bruges som forstærkere og switches.

Selvom vakuumrør nu sjældent bruges i udviklingen af ​​elektronik, de har flere vigtige fordele i forhold til transistorer. For eksempel, de muliggør typisk hurtigere drift, bedre støjimmunitet og større stabilitet i ekstreme eller barske miljøer.

I en nylig undersøgelse, forskere ved NASA Ames Research Center har vist, at vakuumkanaltransistorer i nanoskala kan fremstilles på siliciumcarbidwafers. Fremstilling af denne type transistor på wafer-skalaen kunne i sidste ende muliggøre deres udbredte anvendelse, gør dem til et levedygtigt alternativ til solid-state elektronik.

"Hyldeelektronik har meget lidt brug for rummissioner på grund af strålingens påvirkning, "Meyya Meyyappan, en af ​​de forskere, der har udført undersøgelsen, fortalte TechXplore. "Typisk, strålingsafskærmning eller avanceret strålingsbevidst kredsløbsdesign ville være påkrævet, som alle er dyre, tidskrævende og resultere i hardware, der ikke er topmoderne. Vi har kombineret det bedste fra vakuumfysik og moderne integreret kredsløbsproduktion for at producere vakuumtransistorer i nanoskala for at overvinde ovenstående mangler."

Ved fremstilling af nanoskala vakuumkanaltransistoren, Jinwoo Han, forskeren ansvarlig for design og fremstilling, fulgte en lignende proces som den, der blev anvendt ved opbygning af konventionelle MOSFET'er (metaloxid-halvlederfelt-effekt-transistorer). Den eneste forskel var, at han erstattede halvlederkanalen, som i MOSFET'er er placeret mellem kilden og afløbet, med en tom kanal.

"I modsætning til vores tidligere værker om silicium surround gate nano vakuum transistorer, vi har vendt orienteringen denne gang til lodret i stedet for en vandret transistor, "Forklarer Meyyappan." Da kanalen ikke har noget, elektroner kan være hurtigere end i halvledere, hvor de oplever spredning med gitteret, og dermed kan driftsfrekvensen eller hastigheden være højere."

Den nanoskala vakuumkanaltransistor, der blev præsenteret af forskningen, blev fremstillet på 150 mm siliciumcarbidskiver. Når man evaluerer dens ydeevne, forskerne fandt ud af, at deres transistors drivstrøm skaleres lineært med antallet af emittere på kildepuden.

Meyyappan og hans kolleger sammenlignede også dens ydeevne med den, der opnås af siliciumvakuumkanaltransistorer fremstillet samtidigt. Deres test afslørede, at siliciumcarbidenheden tilbyder betydeligt overlegen langtidsstabilitet, hvilket kan være særligt gavnligt til applikationer i rummet og i andre udfordrende miljøer.

"Vi har fremstillet vores sub-100 nm funktionsskala vakuumkanaltransistorer i både silicium- og siliciumcarbidmaterialesystemer, Han fortalte TechXplore. "Deres ydeevne er opmuntrende, og transistorerne påvirkes ikke af stråling. Implikationen er, at vi kan bruge vores nuværende produktionsinfrastruktur og kendte materialesystemer til at lave ultralette vakuumenheder. "

I fremtiden, resultaterne indsamlet af Meyyappan, Han og deres kolleger kunne fremme genindførelsen af ​​vakuumkanaltransistorer til fremstilling af elektronik, især dem, der er designet til at blive brugt i rummet. I mellemtiden forskerne planlægger at bruge de transistorer, de udviklede til at bygge kredsløb, for at anvende dem og teste dem i virkelige omgivelser.

© 2019 Science X Network