Transistorer med en elektron sätter fart

Fortsatta framsteg i forskningen kring enelektrontransistorer förnyar intresset för framtidens Tbit minnen. Och Lucents nyligen presenterade transistor för 64 Gbit kretsar representerar ett steg närmare.

Flera olika forskarlag världen över har nyligen demonstrerat kretsteknik baserad på enstaka elektroner, som fungerar vid rumstemperatur. Utvecklingen av denna optimala teknik kommer därför att uppmärksammas på elektronikkonferensen International Electron Device Meeting, IEDM, i Washington DC i USA i början av december i år.

Forskare hos Hitachis Cavendishlaboratorium i Cambridge i England har utvecklat en minnesarkitektur, för en elektron, som man kallar PLED, Planar Localised Electron Device. Grundprincipen för detta icke-flyktiga och extremt snabba flerlagersminne, som fungerar vid rumstemperatur, är att elektroner fångas i enskilda materialplan av en pålagd yttre spänning.

Kringgått problemet

Tack vare att spänning utnyttjas för att kontrollera elektronerna istället för laddningsenergi har Hitachi-forskarna lyckats kringgå problemet att man, för att kunna utnyttja laddningseffekter vid rumstemperatur, tvingas bygga extremt små strukturer.

PLED-transistorer, som alltså kan göras i något mer lättarbetad skala, har dessutom den fördelen att de kan integreras i konventionella MOS-grindar.

Japanska forskarkollegor vid Tokyo Institute of Technology har istället löst problemet med småskaligheten genom att ta ett atomstrålemikroskop till hjälp att göra nanometerstora ledare och transistorkopplingar.

Forskarna har därmed kunnat uppnå den kritiska så kallade Coulomb blockad effekten för en transistor, som fungerar vid rumstemperatur, med en spänning på 1V.

I USA har i sin tur forskare vid universitetet i Minnesota utvecklat en rumstempererad enelektrontransistor, genom att bygga in lagringsnoden i transistorkanalen, istället för att som brukligt lägga den mellan kanalen och grinden.

Kommersiella minneskretsar baserade på enelektronteknik lär dock med största sannolikhet inte finnas tillgängliga förrän tidigast om 15 år. Forskare vid Lucents Bell Labs har dock nyligen tillverkat en transistor som endast är 50 nm bred och som kan bli grundstenen för en 64 Gbit DRAM-krets.

Tunt oxidlager

Transistorn, som också kommer att presenteras på IEDM, har ett oxidlager som endast mäter 120 Å, vilket motsvarar fyra atomer. Och den mäter bara 200 atomer mellan in- och utgång och fem atomer mellan grind och substrat.

Men, som Bell Labs-forskarna själva har påpekat, det är en sak att göra en krets och en helt annan att göra många. Forskarna tror sig dock ha utvecklat en process som, med hjälp av en elektronstråleframställd mask, ska göra det möjligt att volymtillverka transistorn.

Gittan Cedervall