Учёные из США нашли способ увеличить производительность транзисторов, используя парадоксальное физическое явление — отрицательную ёмкость. Это открытие может помочь преодолеть ограничения, установленные законами физики, и создать более мощные и эффективные чипы.
Отрицательная ёмкость — ключ к новым возможностям
Явление отрицательной ёмкости проявляется в сегнетоэлектриках, которые могут сохранять внутреннее электромагнитное поле даже после снятия внешнего воздействия. Учёные из Национальной лаборатории им. Лоуренса в Беркли и Калифорнийского университета исследовали транзисторные структуры с прослойкой из сегнетоэлектрика.
Преодоление предела Шоттки
Предел Шоттки определяет компромисс между толщиной изолятора, препятствующего утечкам тока, и величиной тока в открытом состоянии, а также скоростью переключения между этими режимами. Отрицательная ёмкость позволяет преодолеть этот компромисс и обеспечить прирост производительности GaN-транзисторов.
Эксперимент и результаты
Учёные провели эксперимент на макетном образце транзистора, используя сегнетоэлектрик в виде соединения оксида гафния и оксида циркония (HfO₂-ZrO₂). Результаты показали, что увеличение толщины диэлектрика не снижает скорость переключения.
Практическое применение
- Отрицательная ёмкость эффективно усиливает управление затвором, способствуя накоплению заряда в двумерном электронном облаке транзистора и увеличивая ток в включённом состоянии.
- Толщина диэлектрика HZO подавляет ток утечки при выключении устройства, что позволяет экономить энергию.
Перспективы и будущие исследования
Учёные ищут заинтересованных партнёров, чтобы воспроизвести эксперимент в условиях массового производства транзисторов. Предстоит уменьшить размеры транзистора и убедиться в работоспособности таких структур на меньшем масштабе.
Это открытие может иметь значительные последствия для развития микроэлектроники и создания более мощных и эффективных чипов.
RU 
EN