Нанолампы

[Тунгус]

Инженеры создали миниатюрные электронные радиолампы, сочетающие свойства вакуумных ламп и кремниевых транзисторов. Планируется, что они смогут стать основой быстрых и устойчивых к радиации вычислительных устройств. Работа опубликована в журнале Applied Physics Letters, ее краткое содержание приводит ScienceNow.

Для создания миниатюрных электронных ламп инженеры использовали традиционную технику производства транзисторов - фотолитографию. С ее помощью в кремнии создавали миниатюрные полости, на дне которых располагались эмиттер (катод, излучающий электроны) и коллектор (анод, собирающий электроны). Расстояние между ними составляло всего 150 нанометров. Сверху находилась база, управляющая током между эмиттером и коллектором. В классической лампе ей соответствует сетка.

Прибор работал в точности как классическая электронная лампа: при создании напряжения между катодом и анодом электроны устремлялись от первого ко второму с эффективностью, которая зависела от управляющего напряжения на базе. Напряжение между катодом и анодом, после которого начиналась эмиссия электронов, составляло около 10 вольт, что существенно больше, чем в обычных транзисторах. По словам экспертов, это пока является самым главным недостатком устройства.

По словам создателей, миниатюрная лампа смогла работать при частотах в 0,46 терагерц, что в 10 раз больше, чем максимальная частота лучших кремниевых транзисторов. Характерно, что для ее работы не потребовалось создавать в полости вакуум - лампа была настолько мала, что это делало крайне низкой вероятность встречи электрона с молекулой газа на пути между катодом и анодом.

Целью создания миниатюрных ламп является стремление инженеров обойти врожденные недостатки кремниевых транзисторов. Во-первых, они не могут работать на таких высоких частотах, на которых работают лампы. Это связано с тем, что подвижность электронов в кремнии ниже, чем в вакууме. Во-вторых, транзисторы менее устойчивы к радиации и ионизирующему излучению.

http://www.lenta.ru/news/2012/05/24/nanobulb/

Мир обещает быть?

[Taican]

Fallout обещал здесь присутствовать.

[komo]

Вроде до сих пор в военке используются ламповая электроника , на консервации или резервных блоках , на случай ЭМИ и ядерной войны. А так второе дыхание откроется.

[VIR]

Из пересказа журналюг очень трудно понять что же собственно сделано, и есть ли в этом смысл. Нет ли ссылки на APL?

Ну, например, утверждается, что высокая частота благодаря более высокой подвижности электрона в воздухе по сравнению с подвижностью в кремнии.

Я не помню какова масса электрона в зоне проводимости кремния. А проверять лень. Но что-то не верится что в 10 раз больше свободного электрона. Есть полупроводники, в которых масса электрона меньше чем свободного!

Более того, утверждается, что вакуум не нужен, ибо расстояние между анодом и катодом очень маленькое, и рассеяние за молекулах воздуха маловероятно. Но плотность воздуха намного выше чем плотность примесей в хорошо очищенном кремнии. Хотя тоже конечно надо посмотреть насколько чистый кремний используется в современной электронике.

Изменено 31 Jan 2013 пользователем VIR

[Canis Dirus]

Из пересказа журналюг очень трудно понять что же собственно сделано, и есть ли в этом смысл. Нет ли ссылки на APL?

http://apl.aip.org/resource/1/applab/v100/i21/p213505_s1?isAuthorized=no

[VIR]

Ага. Но это вакуумный дивайс. И работе уже почти год. А история длинная

***

A little background (and more info) on “Vacuum Transistors”, as they have been tried before (processing technology has advanced a lot since then, however, perhaps making this practical now):

http://tikalon.com/blog/blog.php?article=2012/vacuum_transistor

In 1973, Charles Spindt and his colleagues at the Stanford Research Institute (Menlo Park, California) fabricated miniaturized vacuum tubes by a planar process. These vacuum tubes solved two vacuum tube problems. They worked at a lower voltage, and they didn’t need a heater for thermionic emission.

The “Spindt” cathodes generated electrons by field emission, the idea that electric fields are concentrated at sharp points. This idea was improved in a recent device that used diamond as the field emitter. Diamond works well in this application, since it has an extremely low work function, so it will produce field emission electron beams at low voltage.

…

A different vacuum transistor has been designed by an international team of scientists from NASA’s Ames Research Center (Moffett Field, CA), and the National Nanofab Center, Daejeon, Korea. This transistor, details of which are soon to be published in Applied Physics Letters, uses a vertical architecture like the geometry of a standard MOSFET to mitigate these problems (see figure). The device characteristics of this so-called “vacuum channel transistor” are similar to those of a field effect transistor transistor.

***

И еще

***

The concept is not new, the basic idea was being bandied around physics depts here as early as the late 1960?s. The essential problems are current density, low, dissipation of waste heat, and of course engineering the blighters to close enough tolerances.to operate. I forget the order of voltage gradient you need for what were then called cold cathode valves, and I am not going to look up my notes, but I seem to remember it is really rather high which causes other engineering problems.

But of course the truth is at that time the transistor had become incredibly cheap, the integrated circuit was starting to appear and nobody was much interested. There was a revival in the mid eighties with much better field computation techniques but nothing came of it, the engineering was still too difficult.

Time will tell whether these new fabrication techniques work well enough to produce a commercially viable product.

Still I have a certain nostalgia for glass bottles with fires in, UK and US designations were not the same, but my particular favourite was the mighty KT 66.

Kindest Regards