Categorie archieven: elektronica

Grafeen toch bruikbaar als ‘opvolger’ silicium?

Geplaatst op door
Beantwoorden

Balandin-groep

Onderzoek aan de universiteit van Californië onder leiding van Alexander Balandin heeft waarschijnlijk een remedie opgeleverd voor een zwakte in de verder zo voortreffelijke eigenschappen van grafeen. Voor toepassing in de elektronica kan grafeen bogen op een uitstekende elektrische en ook thermische geleidbaarheid. Het zwakke punt van grafeen bij toepassing in de elektronica is echter dat het geen verboden zone of bandkloof heeft zoals halfgeleiders. Dat betekent in gewone-mensentermen dat een grafeentransistor nooit helemaal uitgezet (=0) kan worden. Die blijft lekken. Dat is in de wereld van de enen en de nullen een probleem. Pogingen om grafeen een bandkloof te bezorgen via trucs als kwantumputten of oppervlaktebehandeling hadden geen succes.
Het Californische onderzoeksteam besloot niet het materiaal te veranderen, maar de manier waarop de informatie wordt verwerkt. De huidige computers werken met Booleaanse algebra, met de enen en de nullen. De onderzoekers lieten zien dat je met grafeen niet-Booleaanse rekentechnieken kunt toepassen, die gebruik maken van niet-lineaire netwerken. Als je gebruik maakt van de elektrische eigenschappen van grafeen, is ook met dat ‘lekke’ materiaal te rekenen, tonen de onderzoekers in hun studie aan, zo lang je maar geen Booleaanse algebra probeert te gebruiken. Als die technieken worden toegepast, dan zou, met grafeen, de schaalgrootte weer een stuk naar beneden kunnen bij een weer geringer energieverbruik  en blijft Moore (die van de wet) weer langer blij.

Bron: Eurekalert

 

Een piepkleine transistor zonder halfgeleider

Geplaatst op door
Beantwoorden

Een transistor zonder halfgeleiders Yoke Khin Yap, hoogleraar natuurkunde aan de technische universiteit van Michigan, heeft veldeffecttransistors ontwikkeld waar geen halfgeleider aan te pas komt. De, nog experimentele, transistor, bestaat uiterst minieme gouddruppels ter grootte van 3 nanometer ( 1nm is eenmiljoenste millimeter) en nanobuisjes van boornitride. Boornitride is een isolator (geleidt geen elektriciteit).
Nu is silicium nog het favoriete materiaal in de elektronica, maar dat materiaal loopt tegen de grenzen van zijn mogelijkheden aan. Steeds maar kleiner levert op de duur geen bruikbare transistors meer op. Er ontstaan ‘lekeffecten’.  Siliciumtransistors verkwisten een hoop energie in de vorm van warmte. 
Het maken van de goudtransistors was relatief simpel. Met een laser werden de gouddruppeltjes op het boornitridebuisje aangebracht. Door die nanobuisjes konden die druppels zo klein zijn en zo regelmatig verdeeld worden. In Oak Ridge nationaal laboratorium werden aan beide zijden van zo’n reeks gouddruppeltjes op een boornitridebuisje elektroden aangebracht (zie plaatje).

Toen gebeurde er iets interessants. De elektronen ’tippelden’ netjes een voor een van gouddruppel naar gouddruppel alsof dat stapstenen waren in een rivier, waardoor je met droge voeten aan de overkant kan komen. Dat kan eigenlijk niet, omdat de bolletjes fysiek gescheiden zijn en boornitride een isolator is. Dat ‘onmogelijke’ effect wordt het kwantumtunneleffect genoemd.
In de praktijk betekent dat boven een bepaalde spanning de transistor zich als geleider gedraagt, daaronder als isolator. Er treden geen lekeffecten op zoals bij silicium en dat zou betekenen dat de goudtransistoren letterlijk koel zijn.
Er zijn al eerder transistors gemaakt die gebruik maken van het kwantumtunneleffect, maar die werken bij zeer lage temperaturen van vloeibaar helium (-269 °C). In theorie zouden de goudtransistoren nog kleiner gemaakt kunnen worden. Yap heeft zijn transistor aangemeld als internationaal octrooi. Zijn onderzoek is medegefinancierd door het Amerikaanse ministerie van energie DoE.

Bron: Eurekalert