下一代納米晶片的秘密可能是空氣?有望帶來電子行業革命性變革

2020-11-27 前瞻網

下一代納米晶片的秘密可能是空氣？有望帶來電子行業革命性變革

 Winnie Lee • 2018-11-23 16:20:06　來源：前瞻網　E623G0

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（圖源：knowridge.com）

RMIT大學的研究人員設計了一種新型電晶體，這種電晶體是所有電子元件的基礎。

這些電晶體不是通過矽來發送電流，而是通過狹窄的氣隙來發送電子，這樣它們就可以像在太空中一樣暢通無阻地行進。

該設備在材料科學雜誌《納米快報》(Nano Letters)上發表，它完全不使用任何半導體，使其更快、更不易發熱。

RMIT功能材料與微系統研究小組的首席作者、博士生施魯蒂•尼蘭塔爾(Shruti Nirantar)表示，這種結合了金屬與氣隙的納米晶片的概念驗證設計，有望給電子行業帶來革命性變革。

Nirantar說:「每臺電腦和手機都有數百萬到數十億個由矽製成的電子電晶體，但是這項技術已經達到了物理極限，矽原子阻礙了電流流動，限制了速度並產生了熱量。」

「我們的空氣通道電晶體技術中的電流是流過空氣的，所以不會發生碰撞來減慢它的速度，材料中也沒有產生熱量的電阻。」

幾十年來，計算機晶片的功率——即擠在矽片上的電晶體數量——一直在可預測的軌道上增長，大約每兩年增長一倍。

但這種被稱為摩爾定律的進展速度近年來有所放緩，因為工程師們在努力製造電晶體部件，這些部件已經比最微小的病毒還要小。

Nirantar說，他們的研究是納米電子的一個有前途的方向，以回應矽基電子的局限性。

Shruti說:「這項技術只是採用了一種不同的途徑來實現電晶體的微型化，從而在未來幾十年裡維持摩爾定律。」

研究小組組長、副教授Sharath Sriram說，這一設計解決了傳統固態通道電晶體的一個主要缺陷，即電晶體中充滿了原子，這就意味著穿過電晶體的電子會發生碰撞、減速，並以熱能的形式浪費能量。

「想像一下，你走在一條擁擠的街道上，試圖從a點走到b點。人群會減慢你的速度，耗盡你的精力，」Sriram說。

「另一方面，在真空中旅行就像一條空曠的高速公路，在那裡你可以以更高的能源效率開得更快。」

儘管這個概念很明顯，但是圍繞電晶體的真空封裝解決方案也會使電晶體變得更大，因此是不可行的。

「我們通過在兩個金屬點之間製造納米級的間隙來解決這個問題。這個間隙只有幾十納米，比人類頭髮的寬度小5萬倍，但這足以讓電子誤以為它們正在真空中旅行，並在納米尺度的氣隙中為電子重新創造一個虛擬的外太空。」他說。

該納米級器件設計與現代工業製造和開發過程相兼容。

它在太空中也有應用——既可以作為抗輻射的電子產品，也可以利用電子發射來操縱和定位「納米衛星」。

Sriram說:「這是朝著一項令人興奮的技術邁出的一步，這項技術的目標是從無而有地創造出某種東西，顯著提高電子產品的速度，並保持技術快速進步的步伐。」

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