Transistor met enkele laag moleculen gebouwd

Deense chemici hebben een methode ontwikkeld om een zeer eenvoudige, dunne transistor te produceren. Hun moleculaire transistor bestaat uit slechts een enkele laag moleculen met een top-elektrode van grafeen.

De transistors werden door medewerkers van het Department of Chemistry Nano-Science Center van de universiteit van Kopenhagen gemaakt. De transistors worden opgebouwd uit een source- en drain-elektrode van goud, met daarbovenop twee eilandjes halfgeleidermateriaal. Dat halfgeleidermateriaal bestaat uit een monolaag van een organisch en lichtgevoelig molecuul. Daardoor kan het onder invloed van uv-licht schakelen tussen twee weerstandsniveaus en als element in een transistor dienen. De transistors zouden daarmee een van de dunste transistors ter wereld zijn.

Bovenop de twee halfgeleidereilandjes fungeert een laagje grafeenoxide als top-elektrode. Het grafeen is vrijwel volledig transparant voor licht en blokkeert dus de werking van de transistor niet. Het ontwerp van de transistor werd getest met een specifiek organisch molecuul, maar de opstelling leent zich eenvoudig voor het snel testen van diverse halfgeleidermoleculen. Zo kunnen de onderzoekers snel een groot aantal organische halfgeleiders in hun transistormodel testen.

Dat moet leiden tot een snelle selectie van geschikte organische moleculen voor specifieke transistors. Vooralsnog zijn de tests voor dergelijke materialen omslachtig en tijdrovend. Het zoeken naar geschikte materialen voor toekomstige generaties transistors voor chips zou met deze techniek efficienter zijn. Ook het daadwerkelijk gebruiken van de gevonden materialen, hoewel dat nog geruime tijd zal duren, zou bovendien relatief eenvoudig zijn. De gebruikte testopstelling met elektrodes van goud en grafeen zou vrij goed in de commerciële chipproductie te ingegreren zijn.

Reacties (15)

[straider]

De titel is wel een beetje misleidend hoor!

Grafeen transistoren bestaan al jaren. Een FET-transistor, zoals je veelal vindt in computerchips, hebben twee standen, aan en uit. Het grootste probleem bij een grafeen FET is - simpel gezegd - dat ze niet volledig uit willen. Dus ze geleiden nog een beetje stroom in de uit stand, waardoor er een groot stroomverlies optreedt en de warmteontwikkeling in een chip te groot is. Om dit probleem te omzeilen heb je een zgn bandgap nodig waardoor de geleiding in de uit-stand vrijwel 0 is, zoals in silicium. Hiervoor zijn allerlei creatieve oplossingen bedacht zoals multi-layer graphene, bepaalde ondergronden (Boron Nitride) etc.

Een ander aspect is het aantal defecten in je grafeen proberen te minimaliseren (zgn pristine graphene). Het is nog zéér lastig grafeen op grote schaal perfect te produceren zonder defecten.

Nou even over het artikel; het gaat eigenlijk over het testen van materialen voor bottum-up transistoren, dus gemaakt van losse moleculen in plaats van de huidige methode van top-down (uit een klomp silicium). Die zie je bijvoorbeeld terug in je OLED display van een Samsung telefoon. Ook allerlei leuke toepassingen, alleen nog niet echt te vinden in high end computers.. misschien in de toekomst

[Cadmus]

Het heeft verder niet veel met grafeen te maken, deze grafeenoxide word alleen gebruikt als top electrode (lees goed). De grote innovatie in dit artikel zit hem juist in het feit dat ze deze kleine transistoren kunnen maken van ORGANISH materiaal. Voor Silicium zijn deze afmetingen al lang haalbaar, maar organish materiaal gedraagd zich vanzelfspreken nogal anders. Daarom dus een mooi kunstje

[wouzke]

Als ik het goed begrijp is dit dus geen nieuw soort transistor, maar een platform om nieuwe materialen te testen?
Hoe schaalt dit t.o.v. bijvoorbeeld een 22nm productie die we nu gebruiken? Dit is dan toch véél kleiner lijkt me...

[Sissors]

Nop, dit heeft qua formaat eigenlijk niks ermee te maken. Met snel doorscannen van het artikel heb ik ook niet zomaar kunnen vinden wat de afmetingen zijn (misschien die 30nm van het plaatje?). Hetgeen wat hier klein is, is de hoogte van de transistor. Dat zal vast voordelen voor dingen hebben, maar voor de transistordichtheid is het compleet irrelevant, die liggen naast elkaar, niet op elkaar. Zelfs als je ze op elkaar zou kunnen leggen, dan is bij een transistor de metaal lagen erboven die voor de aansluitingen zorgen zwaar dominant voor de hoogte, de hoogte van de transistor zelf is verwaarloosbaar.

Grafeen is tegenwoordig bijzonder hip (al lijkt het nog niet echt praktisch toepasbaar te zijn), maar in dit geval is het ook niet bijzonder relevant dat er grafeen is gebruikt. Het is immers enkel voor de gate gebruikt, het kanaal zelf is geen grafeen. Ook dat hij blijkbaar licht gebruikt om zijn weerstand te moduleren is nou niet bijzonder praktisch.

Uiteraard is het een leuke prestatie vanuit wetenschappelijk oogpunt, maar je moet echt niet verwachten dat iets met deze basis ooit commercieel ingezet gaat worden.

[Sibylle]

Deze reactie slaat maar op weinig en lijkt gebaseerd op niks anders dan een persoonlijke indruk die niet strookt met de werkelijkheid. Het is al laat dus ik hou het kort:

Grafeen is een prachtige structuur met tal van praktische toepassingen, jij bedoelt dat het nog niet op grote schaal commercieel gebruikt wordt, maar dat is heel iets anders. Als je wilt weten in welke velden het gebruikt (kan) worden (praktisch!) is Wikipedia je vriend (Graphene). Als je wilt weten waar het al gebruikt wordt (niet commercieel, maar zeker praktisch!) dan kun je hier eens wat resultaten uit de labs lezen:
http://ieeexplore.ieee.or...ueryText=graphene&x=0&y=0

Vergelijk het met supergeleiding, daarvan wordt ook alleen bij hoog gespecialiseerde en (vrijwel) niet commerciele toepassingen gebruikt gemaakt. Maar het is toch wel praktisch toepasbaar?!

Het feit dat het hier gebruikt wordt is juist WEL belangrijk! Namelijk dat het maar een laag van één dik betreft! Hierdoor is het transparant voor UV licht en nog belangrijker: het heeft homogene en isotrope eigenschappen, hetgeen nogal handig is als je gaat testen met een onderliggende structuur.

Het feit dat er licht wordt gebruikt om weerstand te veranderen is JUIST heel erg belangrijk! DE grote uitdaging waar we nu voor staan is namelijk de snelle optische signalen zo snel mogelijk om te zetten naar de langzamere elektrische signalen. Deze omzetting is verre van optimaal en kost nu veel energie, rekenkracht en vormt een bottleneck.
Er is heel veel onderzoek naar lichtgevoelige transistors gaande, en daarbij gaan de resultaten beschreven in dit artikel zeker helpen.

Hoe? Nou doordat er nu een platform beschikbaar is waarin heel snel en goedkoop allerlei lichtgevoelige stoffen kunnen worden getest als kandidaten voor een nieuwe elektro-optische koppeling. Dit staat trouwens ook vrijwel letterlijk in het artikel.

Dat moet leiden tot een snelle selectie van geschikte organische moleculen voor specifieke transistors. Vooralsnog zijn de tests voor dergelijke materialen omslachtig en tijdrovend. Het zoeken naar geschikte materialen voor toekomstige generaties transistors voor chips zou met deze techniek efficienter zijn.

Hier wordt het nog breder getrokken en niet alleen beperkt tot elektro-optische schakels.

De transistors die je over 5jaar ziet in: Je PC, datacentra, routers, switches, repeaters etc. kunnen makkelijk gevolg zijn van de vergemakkelijking van het onderzoek door dit onderzoek.


Oftewel: volgende keer ajb eerst een beetje inlezen alvorens misinformatie te verspreiden.

[amas]

Als we het hebben over 22nm transistors dan is die 22nm de afstand tussen de Source en Drain. In het plaatje staat dat de lengte van het aluminiumoxide hier 30nm is. Dus ietsje groter dan de huidige top of the line transistors

[M.l.]

Het einde van Moore's Law komt in de buurt denk ik. Als we op een gegeven moment de meest rekenkracht per cm² cpu hebben kunnen we alleen maar grotere cpu's gebruiken, niet snellere.

[Anoniem: 67950]

Als het over het verdubbelen van de transistors gaat:

We kunnen nog altijd parallel schalen.
We kunnen nog i.p.v. 2D naar 3D circuits gaan (hoogte in).

En er bestaat ook nog de kans dat de qubits weleens de overhand gaan nemen.

[pinna_be]

ik geloof niet dat qubits ooit de overhand gaan nemen, aangezien deze slechts performanter zijn voor een select aantal berekenen en er verwacht worden dat cpu's die werken met "gewone" algoritmes hoogstens evengoed zullen presteren als de huidige bits.

overigens 3D lijkt me inderdaad wel een toekomst hebben, meerdere lagen boven elkaar zetten. Echter is dit ook een enorm tijdelijke oplossing, aangezien je hier eveneens even snel op een grens van lagen per cm^2, hoe dan ook zijn dit dan uiteindelijk ook grotere cpu's, enkel het oppervlak vergroot niet.

Overigens Moores Law komt teneinde, en ergens is dit schrikwekkend omdat het ons confronteerd dat de mogelijke verbeteringen met de huidige technologie eindig zijn. Echter denk ik niet persee dat dit een probleem zal vormen.

Ik voorspel (met nederigheid, absoluut geen zekerheid) dat de meeste rekenkracht in grote centers zal plaatsvinden, zodat op die manier ruimte vrijwel geen beperking vormt. Echter, de kans is evengroot of groter zelfs dat iemand op deze wereld een geheel nieuwe benadering aanneemt, waardoor Informatica zoals het nu bestaat misschien geen zin meer heeft.

[Anoniem: 513523]

Ik denk inderdaad ook dat er op den duur een nieuwe manier gevonden zullen worden.

Een van deze evoluties is nog altijd het brein. die al een volledige 3d interface heeft.

Ik verwacht dat de toekomst gaat zijn als de hersenen van een mens. Ik verwacht ook dat deze hersenen mee groeien met de data die wij erop zetten. Dus mijn verwachting is dat op den duur organisch materiaal gaat worden gebruikt. Weefsel dat echt leeft en groeit naar mate er meer vraag is.

Dit veroorzaakt ook nog eens amper hitte en de hersenen zijn volgensmij de kleinste en zuinigste super computers op aarde. Zijn ze onuitputbaar te produceren, komt er geen chemische afval bij vrij en gebruikt het voornamelijk zuurstof als energie bron

[Reactie gewijzigd door Anoniem: 513523 op 22 juli 2024 15:09]

[Fealine]

Dit veroorzaakt ook nog eens amper hitte en de hersenen zijn volgensmij de kleinste en zuinigste super computers op aarde. Zijn ze onuitputbaar te produceren, komt er geen chemische afval bij vrij en gebruikt het voornamelijk zuurstof als energie bron

Daarbij zijn ze vatbaar voor schimmels, ziektes, (echte) virussen, hevige schokken.

Je zegt zuurstof als energiebron, hoe ga je dat toedienen dan. Krijgt elke PC een stel longen?

Nee organische 'hersenen' als CPU zie ik niet gaan gebeuren.

[AugmentoR]

We kunnen ook de hoogte in natuurlijk..

[Galeton]

Lijkt me ook, maar dat hoeft neit perse. Er kan op een gegeven moment ook iemand zijn die het idee van "vaste" materialen loslaat en zodoende met een totaal nieuwe techniek komt. Klinkt futoristisch en zou zelf ook niet eens kunnen bevatten hoe dat zou werken, maar als je in 1750 had gezegd dat ze 100 jaar later een gloeilamp zouden uitvinden, hadden ze je ook voor gek verklaard.

Dus dan begint het spelletje opnieuw Dan is wat we nu supersnel vinden, dan de standaard!