Материалы портала «Научная Россия»

Транзистор с рекордно низким энергопотреблением от российских ученых

Транзистор с рекордно низким энергопотреблением от российских ученых
Благодаря снижению потребления энергии можно увеличить тактовую частоту процессоров на два порядка.

Ученые из МФТИ разработали новый тип транзистора на основе двухслойного графена и доказали, что он обладает рекордно низким энергопотреблением по сравнению с существующими аналогами. Благодаря таким характеристикам транзистора, можно увеличить тактовую частоту процессоров на два порядка. Статья опубликована в журнале Scientific Reports.

Двухслойный графен представляет собой это два листа графена, связанных между собой ван-дер-ваальсовыми связями. Энергетические зоны двухслойного графена, то есть разрешенные значения энергии электрона при данном значении импульса, имеют вид «мексиканской шляпы». Оказывается, что плотность электронов, которые можно разместить вблизи краев «мексиканской шляпы» стремится к бесконечности — эта особенность называется сингулярностью ван Хова.

При приложении уже небольшого напряжения на затвор транзистора огромное число электронов с краев «мексиканской шляпы» одновременно начинают туннелировать. Это приводит к резкому изменению тока при приложении малого напряжения, а малость используемого напряжения приводит к рекордно низкому энергопотреблению.

Разработанная авторами статьи конструкция транзистора уникальна еще по одной причине. Для ее создания не требуется химического легирования графена — это сложная операция, предполагающая растворение небольших количеств одного полупроводника в другом. Она предназначена увеличить электропроводность. Двухслойный графен хорошо проводит ток сам по себе, более того, для изменения его проводимости не нужно внедрять инородные вещества, достаточно подать напряжение правильной полярности на так называемые «легирующие затворы».

При оптимальных условиях графеновый транзистор может менять силу тока в цепи в тридцать пять тысяч раз при колебании напряжения на затворе всего в 150 милливольт. «Это означает, что транзистор требует меньше энергии для переключения, меньше энергии требуют микросхемы, меньше выделяется тепла, нужны менее мощные системы охлаждения, а тактовую частоту можно повысить, не опасаясь, что избыточное тепло разрушит микросхему», — пояснил ведущий автор исследования Дмитрий Свинцов.

двухслойный графен мфти сингулярность ван хова транзисторы

Назад

Социальные сети

Комментарии

Авторизуйтесь, чтобы оставить комментарий