Najmniejszy tranzystor na świecie nie powstanie z krzemu

Z technologią od dziesięcioleci kojarzy się krzem — półprzewodnik, którego monokryształy są podstawą konstrukcji tranzystorów, diod, kości pamięci czy mikroprocesorów. Jednak panowanie krzemu wkrótce może się skończyć. Naukowcy na całym świecie eksperymentują z materiałami, które pozwolą konstruować komponenty mniejsze, a przez to dające się lepiej upakować.

Najnowsza konstrukcja z MIT została złożona z arsenku indu i galu (InGaAs), który ma właściwości półprzewodnika i charakteryzuje się szybszym przemieszczaniem się elektronów, niż inne półprzewodniki — dlatego właśnie (z różnymi proporcjami indu i galu) znalazł zastosowanie w urządzeniach wysokiej mocy i wysokiej częstotliwości oraz w układach optycznych. Naukowcom z MIT udało się z niego zbudować w technologii MOSFET (Metal-Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor) najmniejszy jak dotąd, prawidłowo działający tranzystor. Element ma zaledwie 22 nanometry grubości (10-6 milimetra).

Zdaniem profesora Jesúsa del Alamo, który kierował projektem, tranzystor na bazie arsenku indu i galu jest obiecującym kandydatem do korony króla elektroniki. Element taki może być mniejszy, niż krzemowe, co pozwoli oczywiście w układzie tego samego rozmiaru umieścić większą liczbę bramek logicznych — czyli robić wydajniejsze mikroprocesory. Profesor del Alamo zaznaczył, że jesteśmy już blisko granicy, za którą przestanie obowiązywać zasada sformułowana przez założyciela firmy Intel, znana jako Prawo Moore'a, która przewiduje, że co dwa lata podwoi się liczba tranzystorów w mikroprocesorach. Kurczenie się urządzeń i układów oraz ograniczenia w dostawach prądu (baterie) powodują, że coraz trudniej zachować prędkość pracy krzemowych bramek, trzeba więc szukać alternatyw.

Teraz zespół z MIT będzie pracował nad poprawieniem właściwości elektrycznych wynalazku i prędkości jego działania. Jeśli to się uda, kolejnym krokiem będzie dalsza miniaturyzacja — zespół ma nadzieję zejść poniżej 10 nm.

Podobne badania prowadzone są w innych miejscach. Jednym z bardziej znanych, prawdopodobnie ze względu na kształt, jest element w kształcie choinki, który opracowali naukowcy z uniwersytetów Purdue i Harvarda. Twórcy tego wynalazku spodziewają się, że do 2015 roku zmniejszą tranzystor do 14 nanometrów, a w 2018 roku będą budować elementy mające zaledwie 10 nm. Innym ciekawym kierunkiem eksploracji jest choćby jednoatomowy tranzystor fosforowy opracowany przez naukowców z Walii, Stanów Zjednoczonych i Australii. Dla krzemu jest jeszcze nadzieja w 7-atomowych, jednokryształowych tranzystorach. Z nadzieją patrzy się także w kierunku nanorurek.