Tranzistor z jedné nanotrubky

Vědci vyrobili první tranzistor, který tvoří jediná nanotrubka ve tvaru Y. Je to pravděpodobně nejmenší tranzistor, který byl kdy vyroben. Otevírají se tak dveře k výkonným nanotrubkovým procesorům?

Výroba tranzistoru

Tranzistor z nanotrubek
ve tvaru Y (vlevo je hradlo)
Credit: UCSD

Nejdříve začne tranzistor růst jako obyčejná nanotrubka vyráběná metodou nejspíš metodou CVD (ukládání par). Během růstu nanotrubky se do směsi plynů vpraví katalytické částice železa modifikované titanem. Když se částečka katalyzátoru uchytí na konci již vytvořené nanotrubky, začnou se na ní tvořit další dvě nové nanotrubky. Vznikne tak nanotrubka ve tvaru Y. Vznik ypsilonovitého tvaru, který je způsoben přítomností katalyzátoru, bude dosti náhodný proces. Rozhodně si nelze představovat, že každá vyrobená nanotrubka bude takto tvarovaná. Spíše budou často vznikat náhodné tvary podobně jako u nanokvětinek.

Vlastnosti důležité pro použití

O tom, zda se kdy tyto tranzistory použijí v procesorech rozhodují jejich elektrické vlastnosti. O těch se v povrchní tiskové zprávě tvrdí, že jsou pozoruhodné. Klíčová je schopnost spínání na velmi vysokých frekvencích. Zda budou na výstupu napětí při gigahertzových frekvencích patrné nějaké hrany, či půjde jen o vlnovky, neví dnes ani vědci samotní.

Nanotrubkový tranzistor je typu JFET, který se dnes v procesorech nepoužívá. Má však tu výhodu, že nepotřebuje ke své funkci žádný vstupní proud, což by mimo jiné mohlo snížit spotřebu. Má však malé zesílení a je citlivý na šum, kterého je v procesorch hodně. Mechanizmus utvoření funkčních části tranzistoru je pro mě opředen záhadou. Při náhodném usazení katalyzátoru na vrcholku nanotrubky a růstu dalších na něm je těžké věřit tomu, že funkční tranzistor s určitým rozsahem charakteristik vznikne ve více než v jen mizivém procentu případů. K určování, která z větví nanotrubky je vstup, výstup nebo brána hradlo je zatím nutný elektronový mikroskop, což je přinejmenším pracné. Toto jsou pro praktické využití skutečně velké problémy.

Velký úspěch nanotechnologie

Přes všechny problémy, které mohou provázet nasazení tranzistoru z nanotrubek do praxe, je jeho vyrobení velkým úspěchem nanotechnologie. I kdyby se praktického využití nedočkal, je výbornou ukázkou toho, že lze na úrovni molekul už dnes sestavit funkční zařízení. Různě tvarované nanotrubky byly zkoumány už dříve, nyní se vědci zaměřili na jejich využití jako tranzistory. Když se to povede, zaplaví trh vysoce výkonné procesory s nízkou spotřebou.