(PhysOrg.com) -- De meeste hedendaagse elektronische apparaten bevatten twee verschillende soorten veldeffecttransistoren (FET's):n-type (die elektronen gebruiken als ladingsdrager) en p-type (die gaten gebruiken). Over het algemeen, een transistor kan maar van het ene of het andere type zijn, maar niet allebei. Nu in een nieuwe studie, onderzoekers hebben een transistor ontworpen die zichzelf kan herconfigureren als n-type of p-type wanneer geprogrammeerd door een elektrisch signaal. Een set van deze "universele transistors" kan, in principe, elke Booleaanse logische bewerking uitvoeren, wat betekent dat circuits hetzelfde aantal logische functies kunnen uitvoeren met minder transistors. Dit voordeel zou kunnen leiden tot compactere hardware en nieuwe circuitontwerpen.

De onderzoekers die de transistor hebben ontworpen, geleid door Walter M. Weber bij Namlab gGmbH in Dresden, Duitsland, hebben het nieuwe concept gepubliceerd in een recent nummer van Nano-letters .

“Synthetische nanodraden worden gebruikt om het proof-of-principle te realiseren, Weber vertelde PhysOrg.com . "Echter, het concept is volledig overdraagbaar naar state-of-the-art CMOS-siliciumtechnologie en kan gebruik maken van zelf-uitgelijnde processen.”

De kern van de nieuwe transistor bestaat uit een enkele nanodraad gemaakt van een metaal-halfgeleider-metaalstructuur, die is ingebed in een siliciumdioxide-omhulsel. Elektronen of gaten stromen van de bron aan het ene uiteinde van de nanodraad door twee poorten naar de afvoer aan het andere uiteinde van de nanodraad. De twee poorten regelen de stroom van elektronen of gaten op verschillende manieren. Eén poort selecteert het transistortype door ervoor te kiezen elektronen of gaten te gebruiken, terwijl de andere poort de elektronen of gaten regelt door de geleiding van de nanodraad af te stemmen.

Het gebruik van een poort om een ​​p- of n-type configuratie te selecteren is heel anders dan bij conventionele transistors. In conventionele transistoren, p- of n-type operatie resultaten van doping die optreedt tijdens het fabricageproces, en kan niet worden gewijzigd zodra de transistor is gemaakt. In tegenstelling tot, de herconfigureerbare transistor gebruikt geen doping. In plaats daarvan, een externe spanning die op één poort wordt toegepast, kan het transistortype zelfs tijdens bedrijf opnieuw configureren. De spanning zorgt ervoor dat de Schottky-overgang nabij de poort de stromen van elektronen of gaten door het apparaat blokkeert. Dus als elektronen worden geblokkeerd, gaten kunnen stromen en de transistor is van het p-type. Door een iets andere spanning aan te leggen, de herconfiguratie kan weer worden geschakeld, zonder de stroming te verstoren.

De wetenschappers leggen uit dat de sleutel om deze herconfiguratie te laten werken, de mogelijkheid is om het elektronische transport over elk van de twee knooppunten (één per poort) afzonderlijk af te stemmen. Hun simulaties toonden aan dat de stroom wordt gedomineerd door tunneling, wat suggereert dat de nanodraadgeometrie een belangrijke rol speelt bij het vermogen tot onafhankelijke junctiecontrole.

Omdat de herconfigureerbare transistor de logische functies van zowel p- als n-type FET's kan uitvoeren, een enkele transistor kan zowel een p- als n-type FET in een circuit vervangen, wat de grootte van het circuit aanzienlijk zou verminderen zonder de functionaliteit te verminderen. Zelfs in dit vroege stadium de herconfigureerbare transistor vertoont zeer goede elektrische eigenschappen, inclusief een record aan/uit-verhouding en verminderde lekstroom in vergelijking met conventionele nanodraad-FET's. In de toekomst, de onderzoekers zijn van plan om de prestaties van de transistor verder te verbeteren.

"We variëren de materiaalcombinaties om de prestaties van het apparaat verder te verbeteren, ' zei Weber. "Verder, de eerste circuits die deze apparaten implementeren, worden gebouwd. … De grootste uitdaging zal zijn om de extra gate-signalen in de cellay-out op te nemen, waardoor flexibele interconnectie met de andere transistoren mogelijk wordt.”

Copyright 2011 PhysOrg.com.
Alle rechten voorbehouden. Dit materiaal mag niet worden gepubliceerd, uitzending, geheel of gedeeltelijk herschreven of herverdeeld zonder de uitdrukkelijke schriftelijke toestemming van PhysOrg.com.