Нанопровода с гетерогенной кремний-германиевой структурой, согласно данным более ранних исследований, лучше подходят для работы в транзисторах, чем их аналоги из чистого кремния. Коллектив Мичиганского технологического университета (Michigan Tech) задался целью выяснить причины этого, проанализировав функционирование нанопровода на квантовомеханическом уровне.

Результаты расчётов квантового транспорта, базирующихся на «первых принципах», команда, возглавляемая профессором физики Michigan Tech, Ранжитом Пати (Ranjit Pati), представила в статье, опубликованной в журнале Nano Letters. По мнению учёных, лучшее понимание физических основ протекающих процессов должно помочь повысить эффективность работы электронного оборудования, превзойдя ограничения существующей кремниевой технологии.

Причина высокой производительности исследовавшегося материла кроется в его структуре: одномерном нанопроводнике из атомов кремния, покрытом оболочкой атомов германия. Близкое расположение упорядоченных pz-орбиталей атомов германия позволяет электронам перескакивать с одного атома на другой посредством квантового туннелирования. Это дает значительное увеличение электронного тока при «включении» транзистора. В однородных кремниевых нанопроводах подобного согласования pz-орбиталей не наблюдается, это объясняет почему они менее эффективны в составе полевых транзисторов.

Пати и его ассистенты полагают, что транзисторы на базе гетероструктурных нанопроводов благодаря дополнительному контролю мобильности и превосходной производительности способны изменить будущее, сделать компьютеры более мощными, телефоны и носимые гаджеты — более умными, а электросети — более эффективными.