Tranzystor, który może zmienić świat. Naukowcy chwalą się nowym pomysłem

Dlaczego to takie ważne? Tranzystory są kluczowym elementem w elektronice, stosowanym w praktycznie każdym urządzeniu elektronicznym, od telefonów komórkowych po telewizory i samochody.

Tranzystor działa jako przełącznik lub wzmacniacz sygnału elektrycznego, kontrolując przepływ prądu pomiędzy dwoma elektrodami (kolektorem i emiterem) poprzez napięcie przyłożone do trzeciej elektrody (bazy). Wykorzystuje się go w układach scalonych, które stanowią podstawę procesorów i pamięci komputerowych, a także w układach wzmacniających sygnały w urządzeniach audio.

W 2021 r. zespół kierowany przez fizyków z Massachusetts Institute of Technology (MIT) stworzył nowy ultracienki materiał ferroelektryczny na bazie azotku boru. Wówczas podejrzewano, że nowy materiał, którego mechanizm działania jest zupełnie inny niż w przypadku istniejących materiałów ferroelektrycznych, może mieć wiele zastosowań. Jednym z głównych pomysłów były pamięci komputerowe.

Badania poszły o krok dalej. Teraz ten sam zespół naukowców zbudował z nowego materiału  ferroelektrycznego tranzystor. Chociaż wyniki zespołu opierają się na pojedynczym tranzystorze opracowanym w laboratorium, pierwsze obserwacje są wyjątkowo obiecujące. Praca została opisana w magazynie Science.

„Pod wieloma względami jego właściwości spełniają lub przewyższają standardy branżowe dla tranzystorów ferroelektrycznych produkowanych obecnie” - powiedział Pablo Jarillo-Herrero, profesor fizyki Cecil and Ida Green, który kierował pracami z profesorem fizyki Raymondem Ashoori.

Nowy tranzystor może przełączać się w czasie nanosekund, a jego wytrzymałość szacuje się na 100 mld przełączeń bez oznak degradacji. Teoretycznie oznacza to opracowanie dużo wydajniejszych i trwalszych układów.

Co więcej, taki materiał ma grubość nanometrów, co czyni go jednym z najcieńszych tranzystorów na świecie. Możemy zatem liczyć na opracowanie pamięci o jeszcze większej gęstości zapisu danych. Nowe układy byłyby też bardziej energooszczędne, bo napięcie wymagane do przełączania tranzystora skaluje się wraz z grubością materiału.

„Kiedy myślę o całej mojej karierze w fizyce, to jest to praca, która moim zdaniem za 10–20 lat może zmienić świat” – powiedział profesor Raymond Ashoori, który kierował pracami nad nowym tranzystorem.

foto na wejście: Adobe Stock