• Главная
  • rss-лента сайта solo-project.com


Схемы одноэлектронной памяти

Схемы одноэлектронной памяти
Одну из идей создания прибора и его схемотехнического решения на базе нанотехнологий выдвинули российские ученые. Она основана на эффекте дискретного одноэлектронного туннелирования, наблюдаемого в туннельных переходах малой площади между металлами или полупроводниками. Такой эффект проявляется в том, что в переходах с малой собственной емкостью С туннелирование электрона заметно изменяет напряжение на переходе. Это изменение AVo= е/С, где е - электрический заряд электрона. Если оно превышает напряжение термических флуктуаций, то благодаря электростатическому взаимодействию устанавливается корреляция туннелирования отдельных электронов вплоть до полного упорядочения дискретизации актов туннелирования. При малой емкости перехода эффект одноэлектронного туннелирования может проявляться при комнатной температуре.

Вольт-амперная характеристика одиночного идеального туннельного перехода симметрична, и пороговые напряжения равны е/2 С (рис. 2.6, а). На основе эффекта одноэлектронного туннелирования разработан одноэлектронный транзистор (рис. 2.6, б), содержащий два туннельных перехода и нетуннельный конденсатор, соединенный с управляющим электродом. В 1996 г. две исследовательские группы МГУ им. М.В. Ломоносова при сотрудничестве одной из них с ФТИ им. А.Ф. Иоффе независимыми методами создали одноэлектронные транзисторы, работающие при комнатной температуре. Для работы одноэлектронного транзистора при такой температуре его размеры не должны превышать 10 нм.

Большой интерес вызывает возможность создания схем одноэлектронной памяти. Хранение информации в ячейке такой памяти обеспечивается двумя и более туннельными переходами, последовательно соединенными с запоминающим конденсатором. Созданная эк-



Рис. 2.6. Одноэлектронный транзистор



Рис. 2.7. Структура (а) и принципиальная электрическая схема (б)
одноэлектронной ячейки памяти

спериментальная одноэлектронная мультипереходная ячейка памяти работает при низкой температуре - около 4,2 К (рис. 2.7). В ней сформирован очень малый, мультитуннельный переход (с характерными размерами в плоскости кристалла около 150 нм) в структуре (^легированного GaAs с боковыми затворами. Предполагается, что подобная ячейка памяти будет работать при комнатной температуре при уменьшении линейных размеров ее активных элементов до 5 нм.

Представляет интерес еще одна идея - создание одноэлектронной схемы со спиновой поляризацией. В такой схеме в качестве двоичных элементов предлагается использовать электроны, расположенные в квантовых точках. Поляризация спинов электронов определяет их логическое состояние «1» или «0». При этом металлические межсоединения не нужны, поскольку взаимодействие между элементами обеспечивает квантово-механическая спин-спиновая связь между электронами в соседних квантовых точках.
Рассмотренные и другие идеи создания одноэлектронных мезоскопических структур можно реализовать только при дальнейшем развитии нанотехнологии, включающей прежде всего молекулярно-пучковую эпитаксию и МПЭ-подобные процессы, задающие вертикальные размеры элементов, и нанолитографию (электронную, ионную и рентгеновскую), определяющую размеры элементов в плоскости кристалла.

Применение вычислительных средств

Возможность сочетания ЭВМ с существующими и вновь создаваемыми машинами и системами машин освобождает человека...

читать далее

Совершенствование тонкопленочной технологии в течение последних десятилетий позволило разместить все большее...

читать далее

Транзистор в виде атомного реле

Весьма интересна идея создания своеобразного транзистора в виде атомного реле, основанная на том, что минимальными...

читать далее