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
