Лента TH Статьи о науке и технике


Прорыв, способный изменить современную электронику

∴ 141

Исследователи из Университета штата Орегон (OSU) разрешили задачу из области материаловедения, решение которой ускользало от ученых с 1960-х годов, и сформировали основы нового подхода в электронике.

Открытие, о котором только что в общих чертах сообщили он-лайн в профессиональном издании Advanced Materials, впервые позволяет создать высокопроизводительный диод по принципу «металл-изолятор-металл».

На рисунке асимметричный MIM диод, который представляет собой прорыв в материаловедении и позволит производить более дешевую и высокоскоростную электронику (рисунок любезно предоставлен Университетом штата Орегон).

«Десятилетиями исследователи пытались сделать это, но безуспешно до сего дня» — сказал Дуглас Кеслер, известный профессор химии из OSU, — «Диоды, что делали прежде с помощью других подходов, всегда имели плохие КПД и производительность».

«Это фундаментальное отличие в способе производства электронных продуктов, быстро, в огромных масштабах и по очень низкой цене, даже ниже, чем традиционными методами» — сказал Кеслер, — «Это простой путь исключить текущие ограничения на скорость электронов, движущихся сквозь вещество».

Была подана заявка на патент на новую технологию, говорят представители университета. Новые компании, отрасли и рабочие места для хай-тек специалистов могут, в конечном итоге, появиться в результате этого прорыва, говорят они.

Исследование было проведено в центре «Green Materials Chemistry», при поддержке Национального Научного Фонда, «US Army Research Laboratory» и Орегонского Института Нанонаук и Микротехнологий.

Традиционная электроника, основанная на кремнии, работает с транзисторами, что помогают контролировать поток электронов. Несмотря на то, что этот подход быстр и относительно недорог, все еще есть ограничения на скорость, с которой электроны могут двигаться сквозь эти материалы. И, с наступлением сверхбыстродействующих компьютеров и непростых продуктов, таких как жидкокристаллические дисплеи, сегодняшние технологии близки к пределам своих возможностей, говорят эксперты.

Напротив, метал-изолятор-металл, или MIM диод может быть использован для выполнения некоторых из функций, но фундаментально отличным способом. В такой системе устройство подобно сэндвичу, с изолятором в середине и двумя слоями металла снаружи. Для работы устройства электрону предстоит, всего лишь, преодолеть «тоннель» через изолятор, и почти мгновенно появится на другой стороне.

«Когда впервые попробовали создать более передовой материал для индустрии дисплеев, они знали, что нужен этот тип MIM диода, но не смогли заставить его работать» — сказал Кеслер, — «Теперь мы можем, и, вероятно, используем разные металлы, недорогие и легко доступные, например, медь, никель или алюминий. Наш диод намного проще, дешевле и легче в изготовлении».

Открытия были сделаны учеными с кафедры химии университета OSU, факультета Электронных и Компьютерных наук и факультета Механики, Промышленности и Промышленного конструирования.

В новом исследовании ученые и инженеры из OSU описали использование «аморфного металлического контакта» как технологии, решающей проблемы, что ранее покончили с MIM диодами. Диоды OSU сделаны при относительно низких температурах способом, хорошо применимым к самым разным технологиям производства.

Последние годы исследователи из OSU — лидеры в некоторых важных направлениях науки о материалах, включая такое направление, как «transparent electronics» («прозрачная» электроника). Ученые университета проделали некоторую начальную работу с новыми технологиями электронных дисплеев, результаты которой много где можно применить, говорят они.

Одна из возможностей — это высокоскоростные компьютеры и электроника, независящие от транзисторов. Так же на горизонте технологии «энергосбора», например, в ночное время захватывать переизлученную солнечную энергию — способ производить энергию за счет ночного остывания Земли.

«Долгое время каждый хотел чего-то, что заменит кремний» — сказал Кеслер, — «Это будет способ просто печатать электронику с огромным масштабированием, даже более дешевый, чем есть сейчас. И тогда появятся продукты с чудовищно возросшей скоростью операций».