První tranzistory z jednoatomové struktury křemíku

Současné tranzistory jsou i v rámci nejpokročilejší 14nm technologie výroby stále tvořené obrovským množstvím atomů. Vědcům se ale poprvé podařilo vyrobit tranzistory s tloušťkou jednoho atomu.

Pro výkonnější, menší, úspornější a především efektivnější čipy je nutné neustále zmenšovat množství hmoty, která tvoří jeden logický prvek. V případě současných čipů jde o tranzistor. S jednoatomovým tranzistorem si vědci už nějakou dobu hrají, už jsme vás informovali o tom, že tranzistor o velikosti jednoho atomu se již podařilo vyrobit, ale pomocí fosforu při teplotě -234 °C s řádkovacím tunelovým mikroskopem.

Nyní se ale vědcům podařilo vyrobit trochu jinou konstrukci, která vypadá mnohem blíže reálnému nasazení.

Křemíková konstrukce podobná grafenu

Vědcům z univerzity v Texasu se podařilo vyrobit dvourozměrné uspořádání atomů křemíku, které je podobné jako u grafen. Přesné označení takové struktury je Silicen a má velmi zajímavé vlastnosti, ostatně stejně jako grafen. Tloušťka vrstvy je pouze jeden atom, jedná se tak o nejtenčí materiál vyrobený z křemíku a zároveň o nejtenčí polovodič.

Klepněte pro větší obrázek
Strukturu silicenu z křemíkových atomů (Zdroj: Nature)

Dvourozměrná struktura má výjimečné elektrické vlastnosti a doposud bylo poměrně složité takovou formu křemíku vyrobit a jednalo se tak spíše o teoretický materiál. Silicen je totiž velmi nestabilní při reakci se vzduchem, což komplikuje i jakoukoli manipulaci.

Klepněte pro větší obrázek
Snímek nanostruktury silicenu v detailu (Zdroj: Nature)

Tým vědců ale vytvořil nový způsob, jak silicen efektivně vytvořit a zajistit stabilitu i při pokojové teplotě. Nový způsob efektivní výroby zajišťuje minimální výskyt vzduchu.

Klepněte pro větší obrázek
Výroba silicenového tranzistoru (Zdroj: Nature)

Uvnitř vakuové komory horká pára z atomů křemíku zkondenzuje na krystalickém bloku stříbra a vytvoří tak jednoatomovou vrstvu (silicen) na tenké vrstvě stříbra. Jako další ochrana z opačné strany slouží nanometrová vrstva hliníku. Díky tomuto zapouzdření je možné odstranit vrstvu stříbra a část ponechat na krajích jako kovové vodiče. Výsledkem výroby je tak pás silicenu s elektrodami na obou krajích.

Zvítězí silicen nad grafenem?

K výrobě současných čipů se používá křemík, jehož výrobu máme už velmi vychytanou a efektivní, přičemž nedostatek křemíku rozhodně nehrozí. V průběhu let se objevila řada kandidátů z řad jiných chemických prvků, které mají za cíl v budoucnu nahradit křemík – ať už jde o germanium nebo grafen. V obou případech je ale kromě samotné výroby čipu také nutné vyrobit a optimalizovat celý výrobní proces samotného materiálu.

Klepněte pro větší obrázek
Vyrobená forma tranzistoru (Zdroj: Nature)

Silicen ale nabízí podobně „zázračné“ elektrické vlastnosti jako třeba grafen (Quantum spin Hall effect), ale jde o křemík. Silicen má oproti grafenu i řadu výhod. Je například mnohem více chemicky reaktivní, což se hodí u případné hromadné výroby. Umožňuje také proměnný band gap (energetický rozsah, kde se nemohou vyskytovat elektrony), který lze nastavit různě pro různou elektroniku – současné FET tranzistory mají band gap 0,4eV, zatímco u silicenu lze dosáhnout až na 0,1eV.

Otázkou tak je, zda s efektivní a hlavně levnou výrobou tranzistorů ze silicenu nakonec nezvítězí opět křemík. Určitě by to zjednodušilo a zrychlilo nasazení do hromadné výroby čipů, i když o tom nemůžeme uvažovat v nejbližších letech, spíše až v po roce 2020.

Diskuze (16) Další článek: Zprávy Živě: Office zdarma na Windows Storu

Témata článku: Technologie, Hardware, Tranzistory, Band, Tranzistor, Jed, Výjimečná vlastnost, Struktura, Křemík, Pára, Mikroskopy, Nature, Spin, Germanium, Chemická struktura, První tranzistor, Elektron, F1, Současný čip


Určitě si přečtěte

V doupěti hackerů na brněnské FIT: Ukázali nám útoky na Bluetooth i vlastní chytré krabičky

V doupěti hackerů na brněnské FIT: Ukázali nám útoky na Bluetooth i vlastní chytré krabičky

** Internet je plný malwaru, to už dnes ví každý ** Víte ale, že lze útočit třeba i na Bluetooth? ** Navštívil jsem hackery z brněnského FITu

Jakub Čížek | 1

Tohle tak jednou zažít: Nová vzducholoď Airlander 10 s prosklenou podlahou

Tohle tak jednou zažít: Nová vzducholoď Airlander 10 s prosklenou podlahou

** Airlander 10 nabídne plavby vzduchem v interiéru s prosklenou podlahou ** Luxusní vzducholoď byla původně vyvíjena pro vojenské účely ** Počítá se s třídenními „kochacími“ výlety za poznáním

Karel Kilián | 7

Google má nové telefony, počítač a domácí displej. Česko je stále mimo

Google má nové telefony, počítač a domácí displej. Česko je stále mimo

** Google dnes představil novinky ** Dočkali jsme se nového telefonu Pixel 3, tabletopočítače a domácího displeje ** Rozšíření Google Assistenta do dalších zemí se bohužel nekoná

David Polesný | 45

Porno insider: Jak Greg Lansky mění internet pro dospělé

Porno insider: Jak Greg Lansky mění internet pro dospělé

** Erotický obsah generoval ohromné peníze, pak ale přišel internet... ** Pornografie dostupná všude a zdarma uvedla tvůrce do krize ** Někteří ale dokázali potenciál internetu využít i v tomto oboru

Jan Dudek | 12

Velká podzimní aktualizace: Co nového teď najdete ve Windows 10

Velká podzimní aktualizace: Co nového teď najdete ve Windows 10

** Microsoft se opět snaží spojit telefony a počítače. ** Místo velkých novinek se zaměřil spíše na drobná vylepšení. ** Vyhledávání je konečně použitelné a hledá téměř všude.

Vladislav Kluska | 78

Američtí mariňáci si tisknou kasárna z betonu na 3D tiskárně

Američtí mariňáci si tisknou kasárna z betonu na 3D tiskárně

** Americká námořní pěchota nedávno představila 3D tištěná kasárna pro vojáky ** Ty jim tiskne velká 3D tiskárna na beton ** Výsledkem je solidní obytný prostor, který je slušně chráněný před nepřátelskou palbou

Stanislav Mihulka | 18

Roboruka se 100 let učila otočit kostičku. Skutečné A.I. se možná nikdy nedočkáme

Roboruka se 100 let učila otočit kostičku. Skutečné A.I. se možná nikdy nedočkáme

** Strojové učení v posledních deseti letech dokázalo divy ** Používáme ho dnes každý den nejen ve vyhledávači ** A přesto se člověku nepřibližuje ani náznakem

Jakub Čížek | 59


Aktuální číslo časopisu Computer

Jak vytvořit a spravovat vlastní web

Velký test herních klávesnic a DVB-T2 tunerů

Vše o formátu RAW

Vybíráme nejlepší základní desku