Новейшие исследования могут изменить современную электронику

Исследователи Государственного университета Орегона решили занимавшую с 60-х годов прошлого столетия умы ученых проблему в сфере фундаментального материаловедения, которая может стать причиной формирования нового подхода к электронике.

Это изображение асимметричного МДМ-диода демонстрирует серьезный прогресс в материаловедении, который позволит производить дешевую и высокоскоростную электронику.

Исследование, размещенное в профессиональном журнале Advanced Materials, описывает созданный впервые диод со структурой металл-диэлектрик-металл с высокими техническими характеристиками.

«Исследователям до сего момента не удавалось сделать это, - объясняет Дуглас Кесзлер, выдающийся ученый, профессор химии Государственного университета Орегона. – Изготовленные ранее иными способами диоды всегда отличались неудовлетворительными рабочими характеристиками и низкой производительностью».

По мнению Кесзлера, это открытие является способом принципиально изменить производство электронных устройств. Теперь их можно будет изготавливать в намного больших количествах и гораздо дешевле, чем традиционными методами. Оно также стало основным способом избежать существующих ограничений скорости электронов, которые должны проходить через материалы.

Официальные представители университета заявили о том, что новая технология была запатентована, что, по их мнению, может стать причиной появления новых компаний, отраслей промышленности и рабочих мест в области высоких технологий.

Исследование проводилось в Центре экологических материалов при поддержке Национального научного фонда, Военной исследовательской лаборатории и Института нанонауки и микротехнологий Орегона.

Стандартная электроника работает на транзисторах, которые при помощи материалов на основе кремния помогают контролировать поток электронов. Несмотря на то, что эта технология является быстрой и сравнительно дешевой, она все же ограничена скоростью, с которой электроны могут проходить через такие материалы. Как говорят эксперты, с появлением все более быстрых компьютеров и сложнейших изделий, таких как жидкокристаллические мониторы, существующие технологии приближают предел их развития.

В отличие от кремниевых транзисторов, диод со структурой металл-диэлектрик-металл, или МДМ-диод, может использоваться для выполнения некоторых схожих задач, но принципиально иным способом. Это устройство похоже на сэндвич с двумя слоями металла и диэлектриком между ними. Для функционирования электрону не приходится проходить через материалы, так как он проходит через диэлектрик, как через тоннель, и практически мгновенно появляется на другой стороне.

«Когда началась разработка более чувствительных материалов для производства мониторов, уже было известно, что МДМ-диоды – это как раз то, что нужно, однако разработчики не могли заставить их работать, - рассказывает Кесзлер. – Сейчас нам это удалось, и возможно они могут использоваться с такими дешевыми и доступными металлами, как медь, никель или алюминий. К тому же, это устройство гораздо проще, дешевле и легче производить».

Открытие было сделано исследователями департамента химии Государственного университета Орегона, факультета электронной инженерии и компьютерных наук, факультета инженерной механики, промышленной техники и технологии машиностроения.

В новом исследовании ученые и инженеры университета описывают использование «аморфного контакта металла» как технологии, которая решает проблемы, не позволявшие ранее производить МДМ-диоды. В стенах университета эти устройства производились при относительно низкой температуре с использованием таких приемов, которые в дальнейшем применимы в различных условиях.

В последние годы исследователи университета совершили ряд важных открытий в материаловедении, включая сферу прозрачной электроники. Для начала ученые планируют применить новую технологию в электронных мониторах, однако, по их словам, область ее применения очень широка.

Стали реальной возможностью высокоскоростные компьютеры и электроника, не зависящая от транзисторов. Не за горами и такие энергосберегающие технологии, как накопление отраженной солнечной энергии в ночное время, способа производства энергии от остывающей ночью Земли.

По словам Кесзлера, многие исследователи давно искали способ обойти ограничения кремниевых транзисторов. Это дало бы возможность печатать электронику в больших объемах, при этом еще дешевле, чем сейчас возможно. И когда такой способ появится, можно будет получить громадное увеличение скорости и производительности.

Источник: ScienceDaily

Комментарии: