Σχεδίαση κυκλωμάτων με χρήση τρανζίστορ ενός ηλεκτρονίου (SETs) : - Πετρόπουλος, Ευάγγελος Π. (2010)
Το θέμα το οποίο θα αναπτύξουμε στην μελέτη μας αφορά την σχεδίαση βασικών κυκλωμάτων νέας τεχνολογίας με χρήση νανοδιατάξεων τρανζίστορ ενός ηλεκτρονίου. Τι είναι όμως το τρανζίστορ; Το τρανζίστορ ή αλλιώς κρυσταλλολυχνία είναι μια διάταξη από ημιαγωγούς στερεάς κατάστασης φτιαγμένους από διάφορα υλικά όπως το πυρίτιο. Αυτή η διάταξη των ημιαγωγών βρίσκει εφαρμογές στην ηλεκτρονική , σε περιπτώσεις όπως η ενίσχυση, η σταθεροποίηση τάσης, η διαμόρφωση συχνότητας, η λειτουργία του ως διακόπτης και ως μεταβλητή ωμική αντίσταση. Το τρανζίστορ έχει την ιδιότητα να ρυθμίζει την ροή του ηλεκτρικού ρεύματος που απορροφά από την συνδεδεμένη πηγή τάσης, ανάλογα με την τάση την οποία έχει πολωθεί. Η σπουδαιότητα του τρανζίστορ σαν εφεύρεση έγκειται στο γεγονός πως αποτελεί το κυριότερο συστατικό όλων των σύγχρονων ηλεκτρονικών κατασκευών. Η ευρεία χρήση του οφείλεται κυρίως στην ευκολία παραγωγής του σε τεράστιες ποσότητες που μειώνουν δραστικά το κόστος του. Η χρήση του είναι είτε μεμονωμένη είτε σαν μέρος ενός ολοκληρωμένου κυκλώματος. Βασικός λόγος που έκανε τους ερευνητές να μελετήσουν αυτού του τύπου διατάξεις είναι η απαίτηση από την τεχνολογία για συνεχή αύξηση της ταχύτητας, μείωση του όγκου και αξιοπιστία. Βάση αυτών των απαιτήσεων τίθεται το εξής ερώτημα: κατά πόσο η κβαντική φύση των ηλεκτρονίων και των ατόμων μπορεί να παίξει σημαντικό ρόλο σε τέτοιου είδους διατάξεις. Η απάντηση φαίνεται να βρίσκεται σε μία διάταξη η όποια εκμεταλλεύεται την κβαντική επίδραση του φαινομένου της σήραγγας μέσω της οποίας μετράει και ελέγχει την μετακίνηση μεμονωμένων ηλεκτρονίων. Κύριο χαρακτηριστικό αυτής της διάταξης είναι το ότι δεν διαρρέεται συνεχώς από φορτίο αλλά λειτουργεί βάση του κβαντισμού. Η διάταξη αυτή ονομάζεται τρανζίστορ σήραγγας μονού ηλεκτρονίου(SET. Single electron transistor ). Τα τρανζίστορ μονού ηλεκτρονίου χαρακτηρίζονται για την χαμηλή κατανάλωση σε ενέργεια και τα χαρακτηριστικά τους σχετίζονται με το φαινόμενο του φράγματος του coulomb. Βάση αυτών των ιδιοτήτων οι ερευνητές θέλουν να δημιουργήσουν υβρίδια της τεχνολογίας SET και CMOS(complementary metal oxide semiconductor ή αλλιώς στα ελληνικά συμπληρωματικοί ημιαγωγοί μετάλλου οξειδίου), πιστεύοντας ότι με αυτόν τον τρόπο θα έχουμε μικρότερα μεγέθη μεγαλύτερες ταχύτητες και περιορισμένο κόστος. Σκοπός της εργασίας αυτής είναι να κατανοήσουμε τις νέες αυτές τεχνολογίες που βρίσκουν και θα βρίσκουν για αρκετά χρόνια άμεση εφαρμογή στην καθημερινότητα μας. Η εργασία χωρίζεται στα εξής μέρη: αρχικά κάνουμε μια γρήγορη αναφορά στην νανοτεχνολογία και την χρησιμότητα της , συνεχίζουμε με την περιγραφή των τρανζίστορ και αναλύουμε την τεχνολογία μονού ηλεκτρονίου και τέλος αναφερόμαστε σε ένα πολύ δυνατό όργανο μελέτης για κυκλώματα μόνου ηλεκτρονίου το SIMON2.