Одноэлектроника и одноэлектронные приборы (555689), страница 3
Текст из файла (страница 3)
В этом устройстве соединены два одноэлектронных насоса. Каждый одиночный электрон может перемещаться по одному из двух путей – плат Т-образного соединения. Выбор конкретного пути перемещения определяется входным управляющим сигналом. Такие устройства позволяют осуществить построение логических структур с использованием отдельных электронов. Эти одноэлектронные структуры могут иметь сверхвысокую степень интеграции и сверхмалое потребление мощности при минимальных габаритах.
Будущее одноэлектронных устройств.
Устройства, в которых может контролируемо осуществляться перенос одного электрона, в скором времени приведут к перевороту в области микро- и наноэлектроники. Среди основных достоинств подобного рода устройств – крайне малое энергопотребление и чувствительность к фактически единичным носителям заряда (что крайне важно для
| Рис.13. Схема новой архитектуры одноэлектронных устройств. Эквивалентная схема одноэлектронного переноса (пунктирная линия) представлена слева вверху рисунка. |
В работе, опубликованной в Nature, группа американских учёных попыталась решить данную проблему, предложив параллельный способ производства одноэлектронных устройств. Принципиальная схема такого устройства представлена на рисунке 13. Стоит заметить, что данная схема отличается от всем привычного расположения стока, истока и затвора: они расположены не горизонтально, а вертикально. Проводящий островок расположен на торцевой стороне диэлектрического зазора.
| Рис.15. SEM-изображение прикрепленной наночастицы золота (диаметр наночастиц ~20 нм). |
| Рис.14. Схема процесса изготовления одноэлектронных устройств. |
На рисунке 15 приведена микрофотография наночастицы золота, которая «прилипла» к тонкому диэлектрическому слою между истоком и стоком. Экспериментально измеренные отклики одноэлектронного устройства, а также транзистора, созданного по аналогичной технологии, представлены на рисунках 16 и 17.
На основании этих данных можно говорить о том, что представленные устройства обладают достаточно хорошими характеристиками для применения их в реальных устройствах.
| | Рис.16. Вольтамперограммы полученных чипов. a, ступени проводимости (комнатная температура, диаметр наночастиц золота 10 нм), стрелками показаны спонтанные переходы электронов. Ступени очень периодичны (46+3 mV). b, ступени проводимости (10K, диаметр наночастиц золота 20 нм). Красная линия – данные расчёта по эквивалентной схеме, представленной на рисунке 13. c, Кулоновское блокирование при различных температурах(10–315 K). d, Сравнение экспериментально измеренной (синяя линия) и рассчитанной (красная линия) вольтамперограмм. | |||
| | Рис.17. Одноэлектронный транзистор. a, схема одноэлектронного транзистора. b, кулоновские осцилляции при комнатной температуре (красный) и при 10K (синий). c, ступени проводимости при различных напряжения на затворе. d-e, сравнение измеренных и рассчитанных вольтамперных характеристик. f, данные по десяти транзисторам (статистика). | |||
Авторы работы надеются, что разработанная ими технология позволит удешевить и упростить создание одноэлектронных устройств, что, в конечном счёте, должно привести к полному переходу индустрии электроники на одноэлектронную элементную базу.
Заключение.
Всем хорошо известно стремление производителей микропроцессоров к минитюаризации элементов интегральных микросхем. Это позволяет увеличить, во-первых, скорость передачи сигнала, во-вторых, уменьшить потребление мощности, что влияет на ошибки при вычислениях. Но, постоянно уменьшать размеры транзисторов без изменения физических законов управляющими токами в системе не возможно не столкнуться с новой физикой описывающей процессы в мезоскопических или квантовых системах, где длина свободного пробега или соответственно длина волны электрона сравнима с характерными размерами прибора. На сегодняшний день, можно сказать, что квантовые системы привлекают к себе пристальное внимание исследователей. Эта область науки интенсивно развивается в последнее время, что связано, прежде всего, с развитием технологии, в частности электронной литографии.
Одноэлектронные приборы работают при очень низких температурах. Однако существуют эксперименты, в которых наблюдалась кулоновская блокада при комнатных температурах. Достигнуто это было, прежде всего, с применением сканирующего туннельного микроскопа.
Одноэлектронные приборы, то есть приборы, при помощи которых можно управлять отдельными электронами в будущем найдут широкое применение.
Список литературы.
-
К.К. Лихарев, Одноэлектроника, В мире науки, n. 8, 1992, c. 42
-
Солдатов Е.С., Ханин В.В., Трифонов А.С., Губин С.П., Колесов В.В., Преснов Д.Е., Яковенко С.А., Хомутов Г.Б., Одноэлектронный транзистор на основе одиночной кластерной молекулы при комнатной температуре, т. 64, вып. 7, с. 510 (1996)
Материалы с сайтов:
-
http://irina1.netfirms.com/
-
http://www.formulawoman.com/5/4/
-
http://www.chipnews.ru/html.cgi/arhiv/99_07/stat_13.htm
-
http://www.scientific.ru/
-
http://www.nanometer.ru/2009/01/02/transistor_55135.html
-
http://psj.nsu.ru/departments/semic/150302.html
0
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
