W przypadku tej ostatniej dziedziny zmiany mogą być wywołane w związku z działaniami inżynierów z MIT, którzy stworzyli takie trójwymiarowe elementy z wykorzystaniem ultracienkich materiałów półprzewodnikowych. Zastosowane podejście jest rzekomo przełomowe za sprawą właściwości podobnych do krzemu przy jednoczesnej wyższej efektywności energetycznej. To ze względu na fakt, że nowe tranzystory – wykorzystując zasady mechaniki kwantowej – mogą zapewniać wysoką wydajność przy niskim napięciu w skali nano.
Czytaj też: Nowe ogniwa słoneczne z perowskitu i krzemu. Tak będzie wyglądała przyszłość fotowoltaiki
To z kolei w długofalowej perspektywie powinno przełożyć się na projektowanie wydajnej i energooszczędnej elektroniki. O tym, jak mogłoby to wyglądać w praktyce, naukowcy stojący za ostatnimi postępami piszą na łamach Nature Electronics. Co istotne, w przypadku klasycznych tranzystorów opartych na krzemie w grę wchodzą ograniczenia wynikające z minimalnego napięcia dla pracy takiego urządzenia w temperaturze pokojowej.
Alternatywny tranzystor 3D zaprojektowany przez naukowców z MIT może przesądzić o ograniczeniu roli krzemu w projektowaniu tych elementów
Nowy wariant, wykorzystujący ultracienkie materiały półprzewodnikowe i mechanikę kwantową, ma natomiast zapewniać wysoką wydajność nawet przy niskim napięciu. Materiały użyte przez członków zespołu badawczego składają się z antymonku galu i arsenku indu. Dodając do tego możliwości płynące z udziału tzw. zjawiska tunelowego badacze sprawili, że elektrony pojawiające się w zorganizowanych eksperymentach mogły przenikać tzw. bariery potencjału.
Czytaj też: Quantum leap w elektronice. Singapurscy naukowcy pokazują nowy kierunek rozwoju
Istotnym aspektem tych badań było działanie w odniesieniu do trójwymiarowej struktury tranzystorów. W zwalczaniu ich ograniczeń pomogły heterostruktury o średnicy wynoszącej 6 nanometrów. Przełożyło się to na zaprojektowanie rekordowo małych, trójwymiarowych tranzystorów. Kiedy przyszła pora na praktyczne testy tej technologii, członkowie zespołu badawczego wykazali, że nowe tranzystory mają przewagę nad ich krzemowymi konkurentami. W praktyce oznacza to możliwość przełączania stanów szybciej i wydajniej. Poprawa względem poprzednich elementów korzystających ze zjawiska tunelowego okazała się aż 20-krotna!