Ett tvärvetenskapligt team vid Ruhr-Universität Bochum har hittat ett sätt att få tillgång till interiören i transistorer. Forskarna har manipulerat elektrongasen inuti genom att applicera resonatorer för att generera rytmisk svängning i terahertzområdet inuti. De delade med sig av sina resultat i tidningen Vetenskapliga rapporter .
Transistorer kan manipuleras inte bara med spänningar
Används för att växla och förstärka, transistorer är grundläggande delar av modern elektronik. Genom att applicera en specifik spänning externt på en transistor, en elektrisk ström styrs inuti, som, i tur och ordning, genererar en ny spänning. Jämfört med den externt applicerade spänningen, den nya spänningen kan förstärkas, kan svänga eller vara logiskt kopplad till den. För att interagera med omgivningen via elektrisk ström och spänning, transistorer innehåller ultratunna elektronlager, så kallade 2D elektrongaser. RUB-teamet visade att dessa gaser kan styras inte bara via DC- och radiofrekvensspänningar.
Elektrongas kan oscilleras som gelé
"En 2D elektrongas är som gelé, "förklarar prof Dr Andreas Wieck från ordföranden för tillämpad solid state -fysik." Om trycket appliceras elektriskt på gasen uppifrån med en karakteristisk frekvens, tjockleks- och densitetssvängningar genereras." Följaktligen, gasen kan manipuleras via elektriska krafter, som oscillerar mycket snabbare än någon radio- eller mikrovågsfrekvens. Eftersom den har en tjocklek på bara cirka tio nanometer, svängningarna följer kvantmekanikens lagar. Detta betyder:alla förekommande svängningar har en specifik frekvens, nämligen i terahertz-intervallet, dvs i intervallet 1012 Hertz. "Tryck på elektrongasen måste appliceras i den snabba förändringen, " utarbetar Wieck. Andreas Wieck, Dr Shovon Pal, Dr Nathan Jukam och andra kollegor från arbetsgruppen Terahertz spektroskopi och teknik samt från ordföranden för elektroniskt material och nanoelektronik har hittat ett sätt att utlösa de nödvändiga svängningarna. Således, en ny metod för att komma åt det inre av en transistor har skapats.
Resonatorer genererar tjocklekssvängningar
Hundra nanometer ovanför elektrongasen, RUB-forskarna förångade en rad identiska metalliska resonatorer som kan svänga med den fasta frekvensen som krävs. Elektrongasen var inbäddad i en halvledare och kunde modifieras via extern likspänning, det kan nämligen göras lite tjockare eller tunnare. Tjockleken bestämmer frekvensen som gör att gasen svänger optimalt. Installera extern spänning, forskarna kunde finjustera elektrongasen till resonatorerna, d.v.s. justera gasen så att resonatorernas alternerande elektriska tryck exciterar den optimalt för att oscillera i terahertzområdet.
Sensorer för kemi- och miljöteknik
Denna metod kan vara av intresse för sensorer i kemiska och miljömässiga tillämpningar, som forskarna föreslår. Detta beror på att molekylsvängningar vanligtvis sker i terahertzområdet. Med modifierade transistorer, sådana svängningar kan registreras och sensorer kan utvecklas som reagerar på frekvenserna hos vissa gaser eller vätskor.
