טרנזיסטורים פגעו במהירויות Terahertz
MOSFET ננו-שפופרת פחמן הפועלים מעבר ל-1 THz, מבטיחים תקשורת אלחוטית מהירה במיוחד, מחשוב מהיר ומערכות מכ"ם מהדור הבא.
חוקרים מאוניברסיטת פקינג, אוניברסיטת שיאנגטן ואוניברסיטת ג'ה-ג'יאנג פיתחו דור חדש של MOSFET מבוססי ננו-צינורות פחמן (CNT) המסוגלים לפעול בתדרים של טרה-הרץ (THz), ולהרחיק את ביצועי הטרנזיסטור הרבה מעבר לגבולות הסיליקון המקובלים.מכשירים אלה יכולים לסלול את הדרך לתקשורת אלחוטית מהירה במיוחד, מחשוב מהיר ומערכות מכ"ם מהדור הבא.
טרנזיסטורי סיליקון מסורתיים מגיעים עד 100-300 גיגה-הרץ, מספיק עבור יישומי אלחוטי ומחשוב נוכחיים אך מגביל עבור טכנולוגיות 6G מתפתחות.ה-MOSFETs החדשים שפותחו מבוססי CNT עולים על 1 THz, ומאפשרים החלפת אותות
CNTs - ננו-מבנים גליליים של אטומי פחמן המסודרים בסריג משושה - מוערכים בשל המוליכות החשמלית יוצאת הדופן והחוסן המכאני שלהם.על ידי יישור סרטים של CNT מוליכים למחצה, צוות המחקר יצר MOSFETs המשלבים ניידות גבוהה של נושאים עם זרם מרשימים במצב והולכה.מבני שערים אופטימליים, כולל שערים חדשניים בצורת Y, ייצרו מכשירים עם אורכי שער קצרים כמו 35-80 ננומטר, והשיגו תדרי חיתוך של עד 551 GHz ותדרי תנודה מקסימליים מעבר ל-1 THz.
הצוות גם הדגים יישומים מעשיים על ידי יצירת מגברי תדר רדיו בגלי מילימטר (mmWave) באמצעות CNT MOSFETs.מגברים אלה, הפועלים במהירות של 30 גיגה-הרץ, סיפקו רווחים העולה על 21 dB, והגבירו באופן אמין את עוצמת האות ביותר פי מאה.ביצועים כאלה מדגישים את הפוטנציאל של מערכי CNT לא רק עבור מעגלים דיגיטליים אלא גם עבור מערכות אנלוגיות THz, כולל משדרים ומקלטים אלחוטיים מהירים במיוחד.
המחקר מדגים כיצד יישור חומר קפדני, הנדסת שערים ושכלולי ייצור יכולים להפוך מכשירי CNT MOSFET ממכשירים ניסיוניים לרכיבים בעלי ביצועים גבוהים המוכנים לאלקטרוניקה מהדור הבא.עבודה עתידית עשויה להרחיב את השימוש בהם לתוך חישת THz, קישורי נתונים במהירות גבוהה ומערכות מכ"ם מתקדמות, מה שעלול להגדיר מחדש את המהירות והיעילות של תקשורת אלקטרונית.
"סרטי ננו-צינור פחמן מיושרים יכולים לשמש עמוד השדרה הן למעגלים משולבים דיגיטליים והן להתקנים אנלוגיים של Terahertz", ציינו המחברים, והדגישו כי הגישה שלהם מתגברת על מגבלות תדר שנראו בתכנוני טרנזיסטורי CNT קודמים.