Tekla
9 °C
16 °C

Molekulányi szerves tranzisztorok

2001.10.20. 12:19
A parányi szerves tranzisztorokból olcsóbb és nagyobb teljesítményű lapkák állíthatók elő. A találmány új korszakot nyit a molekuláris elektronika területén.
A Lucent Technologies Bell Labs részlegének kutatói olyan, egyetlen molekulányi csatornahosszúságú szerves tranzisztorokat fejlesztettek ki, melyek révén újabb területen alkalmazható a nagy sebességű, olcsó, szénalapú elektronika.

A Bell Labs több tudományágat képviselő kutatói által kifejlesztett, molekuláris méretű tranzisztorokban a molekula hosszúsága határozza meg a csatorna fizikai dimenzióját; ez a távolság kevesebb mint egytizede a legkorszerűbb litográfiai technikákon alapuló tranzisztorok megfelelő értékének.

Szilícium helyett szén

Hendrik Schon, Zhenan Bao és a molekula
A tudósok évek óta keresik a hagyományos szilíciumos elektronika alternatíváit, mert feltételezésük szerint a szilícium alapú integrált áramkörök miniatürizálása a fizikai korlátok miatt már csak legfeljebb egy évtizedig tarthat. Egy csoportjuk molekuláris méretű tranzisztorok kifejlesztését tűzte ki célul, olyan tranzisztorokét, amelyekben egyetlen molekula felelős az elektronikus jelek kapcsolásáért és felerősítéséért.

A Bell Labs három kutatójának - Hendrik Schonnak, Zhenan Baónak és Hong Mengnek - most sikerült olyan molekuláris méretű tranzisztorokat kifejlesztenie, amelyek teljesítményüket tekintve felveszik a versenyt a hagyományos szilícium alapú tranzisztorokkal. Az új tranzisztorok a szerves (szénalapú) félvezető anyagok egyik csoportját alkotó tiolokat hasznosítják. - Amikor kipróbáltuk őket, mind erősítőként, mind kapcsolóként tökéletesen beváltak - mondta Schon, a csoportot vezető kísérleti fizikus.

Ezerszeres tömörítés

A parányi tranzisztorok nagyjából olyan méretűek, mint egy homokszem milliomod része. A kutatók feszültség-átalakítót építettek belőlük. Az átalakítók olyan, a számítógépes lapkákban általánosan elterjedt elektronikus áramköri modulok, amelyek a 0 jelet 1-gyé, illetve az 1-et 0-vá alakítják át.

Bár az egyszerű áramkörnek még csak a prototípusa készült el, sikere azt valószínűsíti, hogy a molekuláris méretű tranzisztort mikroprocesszorokban és memórialapkákban is lehet használni, így több ezerszer annyi tranzisztort lehet egyetlen lapkába beépíteni, mint manapság.

Önszerelő molekulák

A molekuláris méretű tranzisztor készítésekor az a legnagyobb feladat, hogy olyan elektródákat hozzanak létre, amelyeket csak néhány molekula választ el egymástól. Az is sok fejtörést okoz, hogyan teremtsenek elektronikus kapcsolatot ezekkel a parányi eszközökkel. A Bell Labs kutatói mindkét akadályt legyőzték, mert ügyes önszerelő technikát alkalmaztak és okos tervet dolgoztak ki arra, hogy minden elektródán több tranzisztor osztozzon.

"A kapcsolódás problémáját úgy oldottuk meg, hogy a szerves molekulák első rétege magától épült fel az egyik elektródára, aztán rátettük a másik elektródát" - mondta Bao, aki szerves kémikus. - Az önszerelést egy szerves félvezetőből készített oldat segítségével hajtottuk végre. Ezt ráöntöttük az alapra, a molekulák pedig önállóan megkeresték az elektródákat és csatlakoztak hozzájuk.

A vegyi önszerelési technika viszonylag könnyű és olcsó, de kulcsszerepe van a tranzisztor csatornahosszúságának csökkentésében. A kísérleti tranzisztorok csatornahosszúsága egy és két nanométer (a méter egymilliárdod része) közé esik, sokkal kisebb, mint az eddig létrehozott legkisebb tranzisztorcsatorna.