На ветвях углеродного дерева вырос небывалый транзистор

О крупном достижении, "открытии, представляющем новое мышление в наноэлектронике" отрапортовали исследователи из двух американских университетов - Калифорнии в Сан-Диего (UCSD) и Клемсона (Clemson University). Им впервые удалось сделать транзистор полностью из углеродных нанотрубок, разветвлённых в форме буквы "Y".

Размер нового нанотранзистора - несколько сотен миллионных метра - он примерно в 100 раз меньше компонентов, используемых в сегодняшних микропроцессорах. Кстати, современные Pentium имеют более 500 миллионов транзисторов, а их прародители образца 1958 года - простые интегральные схемы - обладали всего двумя.

Так вот, созданное учёными устройство ведёт себя так же, как обычные электронные переключатели со структурой метал-окисел-полупроводник (МОП), однако "небольшие размеры и волнующее поведение этих нанотрубок делают их кандидатами в новый класс транзисторов", - сообщил руководитель группы исследователей, профессор Прабхакар Бандару (Prabhakar Bandaru).

Группа американских исследователей имеет типично американские имена: слева профессор Cунъхо Чин (Sungho Jin), в центре - лидер группы Прабхакар Бандару, справа Кьяра Дараио (Chiara Daraio). За их спинами, на доске, нарисовано открытие (фото UCSD).

Вместе с коллегами он сначала синтезировал обычные - прямые углеродные нанотрубки путём химического осаждения пара. Затем был добавлен катализатор - покрытые титаном частицы железа - чтобы стимулировать рост дополнительной ветви.

Ветка действительно стала вырастать как из ствола дерева, трубка обрела форму "Y", а катализатор постепенно поглотился соединением стебля и двух ветвей.

Когда же к концам разветвлённой нанотрубки, к двум её "рукам" были присоединены электрические контакты, электроны, запущенные в один "рукав", благополучно перелетали через частицу катализатора и выпрыгивали в другой "рукав", направленный наружу.

Дальнейшие эксперименты показали, что движением электронов через Y-соединение можно точно управлять, подавая напряжение на стебель. Переключение работает идеально: поток или "включен", или "выключен", никакой промежуточной стадии.

	Не попавший на предыдущую фотографию соавтор открытия Аппарао Рао (Apparao M. Rao), профессор из университета Клемсона (фото с сайта clemson.edu).

Согласно выдвинутой Бандару гипотезе, положительный заряд, приложенный к стеблю, увеличивает поток электронов через эти две руки, давая сигнал "вкл", а при полном изменении полярности движение электронов через "руки" по существу останавливается, создавая "выкл". Такая бинарная логика - основа почти всех транзисторов.

"Мы думаем, это открытие показывает, что нанотехнологии - это не только создание каких-то маленьких штучек, - сообщил профессор. - Мы можем синтезировать функциональность в наномасштабе, в данном случае - это три элемента транзистора - база, эмиттер и коллектор - и нам не нужно мучиться, делать их по отдельности, собирать их".

Исследователи планируют эксперименты с другими частицами катализатора и надеются уменьшить свой нанотранзистор с десятков до всего нескольких нанометров.

Бандару говорит, что главная причина для беспокойства - это надёжность устройств, базирующихся на нанотрубках. Но в будущее профессор смотрит с оптимизмом. Он считает, что направление Y-соединений находится на той же стадии, что и обычные транзисторы в 1958 году.

"Что меня действительно приводит в восторг, так это масса возможностей", - признаётся Бандару. По его словам, на очереди нанотрубки в форме букв "T" и "X".