Kvantiniai proveržio tranzistoriai atveria duris į novatorišką elektroniką

Dėdami aukso (Au) և Indium (In) kontaktus, mokslininkai tuo pačiu pagrindu sukūrė du galimus kvantinius tranzistorius, atverdami duris į daugybę naujoviškų elektronikos elementų. Paskola Los Alamoso nacionalinė laboratorija / Kalifornijos universitetas, Irvine

Kvantinių taškų logikos grandinės suteikia ilgai lauktas statybines medžiagas naujoviškiems prietaisams, įskaitant spausdinimo elektroniką, lanksčius ekranus ir medicininę diagnostiką.

Kalifornijos universiteto (Irvine) Nacionalinės laboratorijos Los Alamose (ers) tyrėjai iš žinomų mažų kvantinių taškų struktūrų sukūrė pagrindinius elektroninius blokus, naudodami juos funkcinėms logikos grandinėms surinkti. Naujovė žada pigesnį և sudėtingų elektroninių prietaisų, kuriuos galima sukurti chemijos laboratorijoje, naudojant paprastus, sprendimais pagrįstus metodus, gamybos būdą. Siūlome ilgai lauktus komponentus įvairiems naujoviškiems prietaisams.

„Potencialus naujo požiūrio į elektroninius prietaisus, pagrįstus netoksiškais kvantiniais taškais, taikymas apima spausdinimo grandines, lanksčius ekranus, mikroschemų laboratorinę diagnostiką, susidėvėjusius prietaisus, medicininius tyrimus, išmaniuosius implantus ir biometrinius duomenis“, – sakė Viktoras Klimovas. Fizikas, specializuojantis puslaidininkinių nanokristalų srityje Los Alamose, pagrindinis straipsnio, kuriame skelbiami nauji rezultatai 2020 m. Spalio 19 d. Numeryje, autorius. Gamtos komunikacijos,

Dešimtmečius mikroelektronika rėmėsi itin grynu siliciu, perdirbtu specialiai suprojektuotose švariose patalpose. Neseniai silicio pagrindu pagaminta mikroelektronika buvo užginčyta daugybe alternatyvių technologijų, leidžiančių ne švarioje patalpoje gaminti sudėtingas elektronines grandines naudojant nebrangias, lengvai prieinamas chemines medžiagas. Koloidinės puslaidininkinės nanodalelės, gaminamos cheminiais metodais daug mažiau atšiaurioje aplinkoje, yra viena iš tokių besivystančių technologijų. Dėl savo mažo dydžio ir unikalių savybių, kurias tiesiogiai kontroliuoja kvantinė mechanika, šios dalelės vadinamos kvantiniais taškais.

Koloidinis kvantinis taškas susideda iš puslaidininkio branduolio, padengto organinėmis molekulėmis. Dėl šio hibridinio pobūdžio jie sujungia gerai suprantamų tradicinių puslaidininkių pranašumus su cheminiu molekulių sistemų universalumu. Šios savybės yra patrauklios realizuojant naujo tipo lanksčias elektronines grandines, kurias galima atspausdinti praktiškai ant bet kokio paviršiaus, įskaitant plastiką, popierių ir net žmogaus odą. Šis gebėjimas gali būti naudojamas daugelyje sričių, įskaitant buitinę elektroniką, saugumą, skaitmeninį signalizavimą ir medicininę diagnostiką.

Pagrindinis elektroninių grandinių komponentas yra tranzistorius, veikiantis kaip įtampos jungiklis. Transistoriai paprastai būna poromis su n և p tipo įtaisais, kurie valdo atitinkamai neigiamų և teigiamų krūvių srautą. Papildomų tranzistorių poros yra kertinis šiuolaikinės CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) technologijos akmuo, įgalinantis mikroprocesorius, atminties mikroschemas, vaizdo jutiklius ir kitus elektroninius prietaisus.

Pirmieji kvantinių taškų tranzistoriai buvo pristatyti beveik prieš du dešimtmečius. Tačiau n-p užpildymo prietaisų užpildymas toje pačioje kvantinių taškų juostoje liko ilgalaikis iššūkis. Be to, daugiausia pastangų šioje srityje buvo skiriama švino-kadmio pagrindu pagamintiems nanokristalams. Šie elementai yra labai toksiški sunkieji metalai, o tai labai riboja rodomų prietaisų praktinį naudingumą.

Kalifornijos universiteto Irvine Los Alamos tyrėjų komanda parodė, kad naudojant vario indio selenidą (CuInSe2:) kvantiniai taškai be sunkiųjų metalų, jie sugebėjo išspręsti tiek toksiškumo problemą, tiek tuo pat metu pasiekti tiesioginę n- և p-tranzistorių integraciją tame pačiame վ kvantinių taškų sluoksnyje. Kaip praktinio sukurto požiūrio naudingumo įrodymą jie sukūrė funkcines grandines, kurios atliko logines operacijas.

Klimovo kolegų naujame straipsnyje įdiegta naujovė leidžia jiems apibrėžti p- և n tipo tranzistorius naudojant dviejų skirtingų tipų metalinius kontaktus (atitinkamai aukso joną). Jie papildė prietaisus uždėdami bendrą kvantinių taškų sluoksnį ant iš anksto suformuotų kontaktų. „Šis metodas leidžia mums visiškai užpildyti savavališką skaičių p և n tipo tranzistorių toje pačioje kvantinių taškų juostoje, kuri gaminama kaip ištisinė be modelio plėvelė su standartine sukimo danga“, – sakė Klimovas.

Nuoroda. Į sprendimą integruotos integruotos CMOS grandinės, pagrįstos koloidiniais „CuInSe“2: Kvantiniai taškai “: Hyungas Jinas Yune, eh aehun Lim, ong Yeonkyun Roh, Darren Chi Ne Neo, Mattas Lowe և Viktoras Klimovas, 2020 m. Spalio 19 d. Gamtos komunikacijos,
DOI: 10.1038 / s41467-020-18932-5:

Finansavimas. Šį darbą atliko Laboratorinių tyrimų ir plėtros (LDRD) programos 20 direktoriaus biuras pagal 20200213DR nacionalinės laboratorijos programą Los Alamose, kaip dalį LFR-17-47714 bendro mokslinių tyrimų ir mokymo apdovanojimo, kaip dalį UC laboratorijų mokesčių tyrimų programos. :

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Dalelių fizikai problemą, vadinamą „persekiojimu“, sprendė daugiau nei 20 metų.

Iliustracija seka spindulio keliu, kai jis eina per stačiakampę, radijo dažnio, vario, magneto, juodojo dipolio ir modulinę matavimo sistemą ir į dalelių detektorių. ...

2D medžiagų paėmimas sukimui

„Spintronic“ skaičiavimo meno koncepcijos iliustracija. Tskubos universiteto Aukšto slėgio fizikos instituto mokslininkai kuria naują molibdeno disulfido tranzistorių, kuris sukuria elektronų sukimosi vaizdą, kuris galėtų atverti...

Marsas, Plejadės, Jupiteris, Saturnas ir kiti išskirtiniai „Skywatching“ 2021 m. Kovo mėn

Ko reikia kovo mėnesį? Marsas su draugais vakare, o grįžtančios planetos grįžta… Pirmąją savaitę arba kovo mėnesį Marsą rasite netoli Pleiades žvaigždžių spiečiaus vakaruose, praėjus...

„Prarastos ledo paslaptys“ galiausiai buvo išspręstos judant Žemės plutai

Grenlandijos ledynai 2018. Kreditas: NIOZ, Kim Sauter Naujo pasaulinio ledo dangos atstatymas per pastaruosius 80 000 metų. Ledynmečiu vidutinis pasaulio jūros lygis mažėja, nes didelis jūros...

Pirmieji Naujosios Anglijos žmonės gali turėti bendrą žemę su vilna

Vilnonio mamuto (Mammuthus primigenius) ekspozicijos Karališkame BC muziejuje Viktorijoje, Britų Kolumbijoje, Kanadoje. Paroda yra 1979 m., O kailis - muskuso plaukai. Autorius:...

Newsletter

Subscribe to stay updated.