При помощи литографии учёные изготовили протяжённые кремниевые нанопровода диаметром всего 3–5 нанометров. На этой основе экспериментаторы получили транзисторы с высокими характеристиками.

Полевые транзисторы из нанопроводков построили физики из Техасского университета в Далласе (UT Dallas). Несмотря на отсутствие легированных полупроводниковых переходов, устройства показали высокую подвижность дырок, прекрасную плотность тока, низкий ток утечки и целый ряд других привлекательных свойств.

Авторы работы продемонстрировали, что преимущества нового транзистора проистекают из-за квантово-размерного эффекта (quantum confinement), то есть ограничения движения носителей заряда и квантования уровней их энергии в теле, один из размеров которого достаточно мал.

PhysOrg.com поясняет:

«В то время как в объёмном кремнии дырки имеют широкое распределение по энергии, в крошечных нанопроводах „спектр“ энергии дырок значительно уже. Наличие дырок с аналогичной энергией уменьшает эффект рассеивания носителей в нанопроводе, что, в свою очередь, улучшает подвижность зарядов и плотность тока».

Учёные считают, что высокий потенциал кремния для наноэлектроники исследователям ещё предстоит раскрыть. Американцы говорят, что на основе таких транзисторов можно строить не только микросхемы, но и, к примеру, высокочувствительные биосенсоры с хорошим соотношением сигнал/шум. Именно такие экспериментальные датчики белковых молекул намерена построить команда из Далласа в развитие своей работы.

Результаты исследований опубликованы в статье:

Krutarth Trivedi, Hyungsang Yuk, Herman Carlo Floresca, Moon J. Kim, and Walter Hu Quantum Confinement Induced Performance Enhancement in Sub-5-nm Lithographic Si Nanowire Transistors. – Nano Lett. – DOI: 10.1021/nl103278a; Publication Date (Web): March 4, 2011.