Этот метод направлен на создание нового класса вакуумных нанотранзисторов, которые будут устойчивы к радиации и высокой температуре. Исследование результатов работы ученых опубликовано в журнале Sensors and Actuators A: Physical.
Миниатюризация элементов современной электроники приводит к увеличению их уязвимости. Специалисты НИУ МИЭТ объясняют, что экстремальная температура, воздействие "жесткого" излучения или поток тяжелых частиц могут привести к выходу из строя или случайным сбоям в системе.В современном мире, где электроника играет ключевую роль во многих сферах, обеспечение надежности работы микросхем в экстремальных условиях становится все более важным. Уникальный метод контроля, разработанный учеными, открывает новые перспективы для создания более надежных и устойчивых к воздействию внешних факторов электронных устройств.При работе с устройствами размером менее 10 нанометров, электронные компоненты становятся крайне чувствительными к воздействию внешних факторов. Это является серьезным ограничением для использования таких устройств в космосе, так как даже на Земле при таких размерах возможны аномальные ошибки в программном обеспечении и увеличивается вероятность нестабильной работы.Добавленные в университете данные указывают на то, что высокая чувствительность полупроводниковых транзисторов размером менее 10 нм к радиационным эффектам и воздействию космических лучей делает использование подобных устройств в космосе практически невозможным. Наземный поток нейтронов, даже на уровне моря, способен вызвать необратимые дефекты в кристаллической решетке.В связи с этим, необходимо разработать специальные меры защиты и усовершенствовать технологии, чтобы обеспечить надежную работу электронных устройств в космических условиях. Развитие новых материалов и методов производства может помочь справиться с вызовами, связанными с чувствительностью электронных элементов к внешним воздействиям на уровне нанометров.Новые исследования в области нано-микросистемной техники показывают, что повреждения, вызванные изменением подвижности носителей заряда и сдвигом рабочих напряжений, могут привести к непредвиденным ошибкам в микросхемах. Это делает поведение электронных устройств непредсказуемым, подчеркнул Глеб Демин, начальник Научно-исследовательской лаборатории "Моделирование и разработка устройств нано-микросистемной техники" НИУ МИЭТ.Одним из способов увеличения быстродействия и надежности КМОП транзисторов является замена полупроводникового канала вакуумным зазором. Вакуумный зазор позволяет электронам не сталкиваться с решеткой, что способствует увеличению скорости их передвижения. Кроме того, электрический ток в зазоре менее подвержен воздействию радиации и тепла, отметил ученый.Эти инновационные методы исследования и разработки в области нано-микросистемной техники открывают новые перспективы для повышения эффективности и надежности электронных устройств. Внедрение вакуумных зазоров в полупроводниковые устройства может стать ключевым шагом к созданию более стабильных и быстрых микросхем, способных работать в различных условиях без сбоев.Для обеспечения стабильного тока при сниженном энергопотреблении в вакуумных нанотранзисторах ученые предлагают использовать плотный массив катодов с множеством остриев для эмиссии электронов. Профессор Демин отмечает, что наблюдение за работой и прогнозирование характеристик такого многоострийного катода представляют собой сложную задачу из-за большого числа элементов в матрице.Эффективный метод контроля за поведением катода на основе массива кремниевых эмиттеров электронов в реальном времени был разработан учеными НИУ МИЭТ совместно с коллегами из Физико-технического института им. А.Ф. Иоффе РАН. Этот метод позволяет точно регулировать эмиссию электронов и обеспечивать стабильность тока в нанотранзисторах.Использование множества остриев для эмиссии электронов в катодах вакуумных нанотранзисторов представляет собой инновационный подход, который может значительно улучшить энергоэффективность и надежность работы электронных устройств. Такие технологии имеют большой потенциал для применения в различных сферах, от электроники до космической техники.Исследование "жизненного цикла" как целого массива, так и отдельных его компонентов, позволило выявить ключевые участки катодной структуры, необходимые для надежной работы транзистора с вакуумным зазором. Эти результаты открывают новые перспективы для создания инновационных вакуумных нанотранзисторов и компактных электронных устройств на основе многоострийных полупроводниковых катодов. Кроме того, полученные данные помогут улучшить соответствие между теорией и практикой, что позволит более точно определить реальные параметры и эффективность разрабатываемых транзисторов с вакуумным зазором, отметил специалист.Исследователи планируют применить полученные знания в анализе фундаментальных процессов, происходящих в вакуумных транзисторах в наномасштабе, для улучшения эффективности перспективных устройств вакуумной наноэлектроники. Эти устройства включают в себя не только микрофокусные рентгеновские трубки и радиочастотные усилители сигнала, но и другие инновационные технологии.Важно отметить, что данная работа стала возможной благодаря поддержке Российского научного фонда (грант № 24-22-00443). Этот фонд играет ключевую роль в финансировании исследований, направленных на развитие науки и технологий в России.Будущее вакуумной наноэлектроники обещает увлекательные открытия и инновации, которые могут привести к революционным изменениям в различных областях, от медицины до связи.Источник фото: РИА Новости
