Один транзистор вместо целой схемы: физики из Южной Кореи увеличили частоту тока в четыре раза

Потребность в вычислительной мощности растёт, но никто не хочет возвращаться к громоздким устройствам прошлого. Исследователи из Пхоханского университета науки и технологий (POSTECH) разработали транзистор, который может выполнять функции, обычно требующие целой цепочки элементов. Результаты опубликованы в журнале Advanced Functional Materials.

Как работает новый транзистор?

Основой устройства стал гетеропереход между оксидом цинка (ZnO) и теллуром (Te). Тонкоплёночный транзистор при правильном наложении слоёв проявляет двойную отрицательную дифференциальную транс-проводимость (D-NDT). Это означает, что при увеличении напряжения на затворе ток сначала растёт, а потом падает — и такой цикл происходит дважды в одном транзисторе.

В обычной схеме для получения подобного преобразования нужно несколько связанных транзисторов. Учёные могут регулировать свойства, меняя площадь перекрытия плёнок. При малом перекрытии ток растёт и падает один раз. Увеличение площади приводит к появлению продольных и поперечных токов, которые взаимодействуют, формируя два пика на графике зависимости тока от напряжения.

Учетверение частоты и сокращение числа элементов

Экспериментально физики добились учётверения частоты тока с помощью одного такого транзистора. Благодаря этому число транзисторов в схеме сократилось на 64–75 процентов — в зависимости от того, выполнена ли она в аналоговой или цифровой логике. Скорость обработки данных при этом возросла в четыре раза за один цикл входного сигнала.

Авторы считают, что их технология значительно упрощает проектирование схем и повышает быстродействие. Она может быть особенно полезна для сверхкомпактных устройств и трёхмерных интегральных схем высокой плотности.