Баллистические транзисторы с отклонением пучка электронов: новая эра в микроэлектронике.
Ballistic deflection transistor
Баллистические транзисторы (BDT): новая технология для высокоскоростных микросхем. Управление электронами магнитными силами, скорость и энергоэффективность.
Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
Транзисторы с баллистическим отклонением (BDT) – это электронные устройства, разработанные с 2006 года для высокоскоростных интегральных схем, представляющих собой набор схем, размещенных на полупроводниковом материале. Они используют электромагнитные силы для переключения потоков электронов, в отличие от логических элементов, устройств, работающих только с заданными входными сигналами. Уникальная конструкция этого транзистора основана на отдельных электронах, отражающихся от клинообразных препятствий, называемых дефлекторами. Электроны, первоначально ускоренные электрическим полем, затем направляются по своим траекториям посредством электромагнитного отклонения. Это позволяет электронам перемещаться, не рассеиваясь атомами или дефектами, что обеспечивает более высокую скорость и сниженное энергопотребление.
Ballistic deflection transistors (BDTs) are electronic devices, developed since 2006, for high speed integrated circuits, which is a set of circuits bounded on semiconductor material. They use electromagnetic forces instead of a logic gate, a device used to perform solely on specified inputs, to switch the forces of electrons. The unique design of this transistor includes individual electrons bouncing from wedge shaped obstacles called deflectors. Initially accelerated by electric field, electrons are then guided on their respective paths by electromagnetic deflection. Electrons are therefore able to travel without being scattered by atoms or defects, thus resulting in improved speed and reduced power consumption.
Цель
Транзистор с баллистическим отклонением был бы значительным как линейный усилитель и переключатель для потока тока в электронных устройствах, что могло бы использоваться для поддержания цифровой логики и памяти. Скорость переключения транзистора в значительной степени зависит от того, насколько быстро носители заряда (обычно электроны) могут перемещаться из одной области в другую. По этой причине исследователи стремятся использовать баллистическую проводимость для уменьшения времени перемещения носителей заряда.
A ballistic deflection transistor would be significant in acting as both a linear amplifier and a switch for current flow on electronic devices, which could be used to maintain digital logic and memory. A transistor switching speed is greatly affected by how fast charge carriers (typically, electrons) can cross from one region to the next. For this reason, researchers want to use ballistic conduction to improve the charge carrier traveling time.
Альтернативные подходы к баллистической проводимости
Целью многих лабораторий по всему миру является создание переключателей и усилителей, способных работать быстрее, чем существующие технологии. В настоящее время кремниевый МОП-транзистор (MOSFET) является основным и доминирующим элементом схемы. Однако исследователи предсказывают, что поиск идеального полупроводника приведет к уменьшению размеров транзистора, даже ниже размеров, наблюдаемых в текущем поколении кремниевых транзисторов, что вызовет множество нежелательных эффектов, снижающих производительность МОП-транзисторов. Начиная с начала 1960-х годов, велись исследования, направленные на достижение баллистической проводимости, что привело к созданию современных металл-изолятор-металл диодов, но не позволило создать трехвыводной переключатель. Другим подходом к баллистической проводимости было уменьшение рассеяния путем понижения температуры, что привело к развитию сверхпроводящих вычислений. Баллистический транзистор отклонения представляет собой недавнюю (2006 года) разработку, созданную Корнелльским нанопроизводственным центром, использующую двумерный электронный газ в качестве проводящей среды. Ранее существовавшее вакуумное устройство, называемое трубкой отклонения луча, обеспечивало аналогичную функциональность, основанную на схожем принципе.
The goal of many laboratories around the world is creating switches and amplifiers that can operate faster than current technology. Currently, the silicon MOS field effect transistor (MOSFET) is the main and leading circuit. However, researchers predict that finding the ideal semiconductor will decrease the dimensions of the transistor, even below the sizes observed in the current generation of the silicon transistors, resulting in many undesirable effects lowering the performance of the MOS transistors. Since early 1960s, there has been research aiming for the ballistic conduction, which lead to modern metal insulator metal diodes, but it failed to produce a three terminal switch. Another approach to ballistic conduction was to reduce scattering by lowering temperature, resulting in superconducting computing. The ballistic deflection transistor comprise the recent (in 2006) design been created by the Cornell Nanofabrication Facility, using a two dimensional electron gas as the conducting medium. An earlier vacuum tube device called a beam deflection tube provided a similar functionality based on a similar principle.