Отечественные специалисты разработали новый принцип квантового переключения для электроники

Ключевым направлением развития микроэлектроники является стремление к уменьшению габаритов устройств и к расширению выполняемых функций. Это, в свою очередь, стимулирует производителей наноэлементов разрабатывать всё новые компоненты, которые будут сочетать в себе наилучшие характеристики с наименьшими размерами. Основой таких наноэлементов служат квантовые эффекты корпускулярного-волнового дуализма электронов, благодаря чему происходят явления переноса заряда, чувствительные к воздействиям извне, особенно к электрическим и магнитным полям.

Наиболее перспективны в этом отношении квантовые точечные контакты: ширина такого контакта вмещает лишь несколько длин волн электронов, что сравнимо с размером атома. При проведении экспериментов в этой области такие контакты получали путём совмещения двух массивных электродов слоем двумерного электронного газа, а после этого подводили пластины затвора, на который затем подавался потенциал. При увеличении поданного напряжения растёт и запрещенная для движения электронов зона, а значит появляется контакт.

Учёные, проводившие описываемое исследование, поставили теоретический эксперимент, в котором взяли два проводника, соединённые квантовым контактом с приложенными внешними осциллирующими полями. Исследователи предположили, что исходные концентрации носителей заряда в проводниках различаются. Если взять маленькую частоту осцилляций через контакт проходит ток, который выравнивает концентрации. Но оказалось, что для определенного типа контактов при частотах выше критических ток обнуляется, и концентрации никогда не выравниваются. Это явление неравновесного фазового перехода заключается в том, что свойства системы качественно различны по разные стороны от критического значения внешнего параметра (в данном случае — частоты осцилляций).

Данное исследование в будущем может стать основой для разработки новых электронных наноэлементов, имеющих миниатюрный размер, так востребованный в микроэлектронике.

В целом, следует отметить, что электронные устройства, работающие на основе квантовых эффектов, на сегодняшний день становятся наиболее перспективными для дальнейших разработок. Эксперты предполагают, что объем российского рынка наноэлектроники и фотоники к 2027 году вырастет до 20 млрд рублей.

Источник: russianelectronics.ru