Японські дослідники розробили прототип транзистора Мотта

Японські дослідники розробили прототип «транзистора Мотта», який у разі його впровадження в сучасну електроніку істотно підвищить її енергоефективність, збільшивши при цьому швидкість переключення. Ідеальний транзистор повинен бути повним ізолятором у вимкненому стані та ідеальним провідником у робочому режимі. Тому дослідники вирішили використовувати в своїй конструкції так звані ізолятори Мотта. Останні ведуть себе як метали, але при певних умовах стають ізоляторами, що пояснюється квантовомеханічними взаємодією між сусідніми електронами в їх атомах.

Подібним перемиканням стану від «металевого» до «диэлектрическому» можна управляти різними методами, зокрема додатком до ізолятора Мотта електричного поля. При цьому різниця в провідності може змінюватися в істотно більш широких межах, ніж у сучасних напівпровідниках.

Рис. 1. Зліва — звичайний польовий транзистор з поверхневим провідним каналом; праворуч — транзистор на основі ізолятора Мотта, з провідним каналом великої глибини. (Ілюстрація M. Nakano et al).

При створенні прототипу транзистора Мотта вчені покрили шар діоксиду ванадію (ізолятора Мотта) краплею іонної рідини. При додатку навіть дуже невеликого напруги до затвору транзистора на поверхні такого ізолятора, покритого іонної рідиною, відразу виникало досить значне електричне поле. Що цікаво,

зміна фазового стояння з металевого на діелектричне сталося при цьому не тільки на поверхні ізолятора, але і в його глибині — по всій видимості, за рахунок якої не цілком ясною поки різновиди каскадного ефекту, при якому зміна фазового стану в матеріалі поширюється як хвиля.

У результаті вдалося одержати співвідношення струму в робочому і неробочому стані транзистора дорівнює 100:1. Так, це ніщо на тлі сучасних польових транзисторів (1 000 000: 1), але вся різниця тут у тому, що у нинішнього транзистора такий стрибок можливий лише для дуже тонкого шару матеріалу, в той час як в транзисторі Мотта зміна стану сталася відразу на велику глибину (в товстому шарі матеріалу), дозволяючи пропускати через нього величезна кількість електронів. І це не кажучи про те, що сучасні транзистори є результатом десятиліть оптимізації, а перший успішний прототип транзистора Мотта — всього лише експериментальний зразок.

Відповідне дослідження опубліковане в журналі Nature.

Залишити відповідь

Ваша e-mail адреса не оприлюднюватиметься. Обов’язкові поля позначені *