Tim istraživača je razvio inovativni tranzistor sa vrućim emiterom od grafena i germanijuma, koristeći napredan mehanizam generisanja vrućih nosilaca, koji postavlja nove standarde u performansama.
Ovo otkriće otvara nove mogućnosti za razvoj niskoenergetskih uređaja visoke performanse, što bi moglo transformisati budućnost elektronike.
Izazovi u smanjivanju veličine tranzistora
Kako se tranzistori sve više smanjuju, njihova se funkcionalnost suočava s rastućim izazovima. Ove male komponente, ključne za integrisane krugove, igraju ključnu ulogu u napretku tehnologija poput računara, pametnih telefona i vještačke inteligencije. Ipak, tradicionalni tranzistori zasnovani na ustaljenim principima teško prate zahtjeve za poboljšanjem performansi.
Jedno od mogućih rješenja su tranzistori s vrućim nosiocima, koji koriste dodatnu kinetičku energiju nosilaca da bi poboljšali brzinu i funkcionalnost. Međutim, njihov puni potencijal do sada je bio ograničen konvencionalnim metodama generisanja vrućih nosilaca.
Revolucionarni tranzistor od grafena i germanijuma
Tim istraživača iz Instituta za istraživanje metala (IMR) Kineske akademije nauka, predvođen profesorima Či Liom, Dongming Sunom i Huiming Čengom, razvio je inovativno rješenje: tranzistor sa vrućim emiterom od grafena i germanijuma (HOET). Korišćenjem revolucionarnog mehanizma zvanog stimulisana emisija zagrijanih nosilaca (SEHC), tim je postigao neviđene performanse, postavljajući nove standarde za tranzistore niske potrošnje i visoke performanse.
Ovaj tranzistor postiže ultra-nisku sub-pragujuću strminu manju od 1 mV/dec i odnos struje vrh-dolina veći od 100—što daleko nadmašuje konvencionalni „Bolcmanov limit“ od 60 mV/dec. Ova otkrića ga čine obećavajućim kandidatom za uređaje post-Murove ere, koji zahtijevaju energetski efikasne i višefunkcionalne tranzistore.
Uloga grafena i germanijuma u tranzistorima nove generacije
Grafen, poznat po svojoj atomskoj debljini i izvanrednim električnim i optičkim svojstvima, idealan je za upotrebu u naprednim tranzistorima. Njegova savršeno glatka površina bez defekata i sposobnost formiranja heterostruktura s drugim materijalima omogućavaju stvaranje novih kombinacija energetskih pojaseva, što je ključno za razvoj novih tranzistora s vrućim nosiocima.
U ovom revolucionarnom dizajnu, istraživači su kombinovali grafen s germanijumom kako bi napravili tranzistor sa vrućim emiterom, koji se sastoji od dva povezana Šotkijeva spoja grafen/germanijum. Proces funkcioniše tako što visokoeenergijski nosioci iz germanijuma ulaze u bazu od grafena, gdje se zatim difunduju prema emiteru, što rezultira značajnim povećanjem struje. Ovaj inovativni pristup prevazilazi ograničenja tradicionalnih tranzistora, nudeći značajne prednosti u energetskoj efikasnosti i performansama.
Primjena i budući potencijal
Izvanredne performanse ovog tranzistora sa vrućim emiterom od grafena i germanijuma mogle bi revolucionisati budućnost niskoenergetskih uređaja. Njegova sposobnost da postigne sub-pragujuću strminu manju od 1 mV/dec i odnos struje vrh-dolina veći od 100 na sobnoj temperaturi čini ga izuzetno pogodnim za logičko računanje s višestrukim vrijednostima i energetski efikasnu elektroniku.
“Ovo istraživanje otvara novo poglavlje u tehnologiji tranzistora, dodajući vrijedan član porodici tranzistora s vrućim nosiocima,” rekao je profesor Či Liu. “Potencijal za primjenu u budućim visokoperformansnim, niskoenergetskim i višefunkcionalnim uređajima je ogroman.”
Saradnja i objavljivanje
Ovo revolucionarno istraživanje rezultat je saradnje tima iz IMR, predvođenog Renom Vencaiom, i tima Zhang Lininga sa Pekinškog univerziteta. Nalazi su objavljeni u prestižnom časopisu Nature, naglašavajući važnost ovog napretka u oblasti tehnologije tranzistora nove generacije.
Ova inovacija čini budućnost tehnologije tranzistora svijetlom, jer istraživači nastavljaju da pomjeraju granice u korišćenju niskodimenzionalnih materijala i energetski efikasnih uređaja.
