| Нанотехнологии. Электронные лампы в айфонах и пр. |
| 1 | "Ничто" - вещь бесполезная, если речь не идёт о вакууме. Ведь вакуум сыграл важную роль в истории электроники. До изобретения транзистора вакуумные электронные лампы были важной вещью в промышленности, так как они способны усиливать, изменять и модулировать электрические сигналы. Вакуум, в отличие от проводящих сред, имеет наименьшее электрическое сопротивление, что ещё давало некоторые преимущества электронным лампам перед полупроводниковыми приборами. |
| 2 | Полупроводниковые приборы, в свою очередь, позволяли создавать технику компактных размеров. Помогут ли современные нанотехнологии создать устройство достаточно малых размеров, которое будет иметь ничтожное сопротивление, и тем самым совершить значительный рывок в развитии электроники? И какую экономическую выгоду можно получить от вакуума? Электронные лампы использовались в первых компьютерах, каждый из которых занимал целое здание и потреблял огромное количество электроэнергии. |
| 3 | Поэтому, когда Уильям Шокли, Джон Бардин и Уолтер Браттейн изобрели транзистор в 1947 году, дни электронных ламп (как ключевой детали компьютера) были сочтены. (Хотя в отдельных случаях их полезные свойства всё равно использовались. Прим. пер.) Однако, сегодня использование электронных ламп в компьютерах может оказаться снова актуальным. Исследователи (в том числе из НАСА) изучали возможность использования свойств вакуума в нанотехнологиях. |
| 4 | В результате был получен "вакуумно-канальный транзистор", который может колоссально увеличить производительность, имея преимущества транзисторов. Это необходимо для того, чтобы использовать технологии производства техники, аналогичные разработанным в полупроводниковой промышленности. Мейя Мейяппен (НАСА, Калифорнийский Исследовательский центр Эймса, Отдел Нанотехнологий) был одним из людей, создавших данное устройство. |
| 5 | Он рассказал, с чего начался этот проект. В один прекрасный день он сидел в своём офисе и к нему подошёл коллега, Цзинь-Воо Хань, и сказал: - Знаешь, а ведь вакуум лучше, чем полупроводники, потому что электроны в нём движутся без препятствий, а в проводниках они рассеиваются кристаллической решёткой кремния. - Да, но нам пришлось отказаться от этого преимущества в пользу малых размеров полупроводниковых приборов. |
| 6 | Это позволило нам создать маленькие, но производительные устройства, например, персональный компьютер, ну, или айфон, - возразил Мейяппен. - А что, если мы сможем сделать электронную лампу размером с современный транзистор? - В XX в. рассматривался данный вопрос, народ пытался миниатюризировать электронные лампы, но транзисторы оказались лучше в этом плане. Хань предложил вернуться к изучению проблемы, ведь нанотехнологии дают возможности, которые были недоступны двадцать лет назад. |
| 7 | - Главное, чтобы эти лампы были подобны полупроводниковым приборам, - сказал Мейяппен, - Иначе вся эта идея с лампами окажется просто экономически неоправданной. И тогда Мейяппен и Хань приступили к работе, сотрудничая с Джэ Соб О (Корейский Национальный Центр Нанопроизводства). База вакуумно-канального транзистора была изготовлена с использованием обычных полупроводниковых технологий. Вакуумный транзистор был сделан из фосфора, легированного кремнием, путём травления крошечной полости, граничащей с тремя электродами: эмиттер, база, коллектор. |
| 8 | Между эмиттером и коллектором - промежуток в 150 нм, в стороне находится база. Электроны испускаются эмиттером и движутся к коллектору благодаря подводимому напряжению, в то время как с помощью базы можно контролировать величину потока электронов, проходящего через полость. Нанотехнологии позволили использовать преимущества электронных ламп и транзисторов одновременно. Наноразмерный зазор между эмиттером и коллектором был получен путём фоторезистивного озоления (photoresist ashing technique), что позволило при работе транзистора использовать малое напряжение (менее 10 В). |
| 9 | - Наноразмерные электронные лампы могут обеспечить высокую частоту и выходную мощность, при этом они будут легки, дёшевы, довольно-таки долговечными и стабильными в жёстких условиях работы. При этом используемое рабочее напряжение может быть гораздо меньше в сравнении с современными полупроводниковыми приборами, - сообщают исследователи, - Всё это делается с помощью полупроводниковых технологий: обычный коллектор и эмиттер, обычная фотолитография вместе с методом плазменного озоления - и, вот, мы можем сделать промежуток размером 150 нм между коллектором и эмиттером. |
| 10 | Производительность прототипа составила около 460 ГГц. "Мы полагаем, что есть возможность уменьшить промежуток до 10 - 20 нм, и тем самым увеличить производительность, и уменьшить рабочее напряжение до 2 В". "Хотя мы называем это миниатюрной вакуумной лампой, у нас нет специальных насосов для создания в ней вакуума, в отличие от её нормальной версии. Главное, чтобы электроны не сталкивались с частицами воздуха. |
| … |
Комментарии