Разработан p-n-диод, который может выполнять три разные функции без необходимости интеграции с дополнительными компонентами
Обычные p-n-диоды выполняют только одну функцию — обеспечивают прохождение тока в одном направлении. Это означает, что для выполнения вычислений, хранения данных или обнаружения определенных сигналов требуются дополнительные компоненты.
Исследователи из Китайского университета науки и технологий и Университета Макгилла в Канаде недавно разработали новый p-n-диод, который может выполнять три разные функции без необходимости интеграции с дополнительными компонентами. Их устройство, представленное в статье опубликованной в Nature Electronics, основано на одномерных (1D) структурах на основе нитрида галлия (GaN) и нитрида алюминия-галлия (AlGAN), известных как нанопроволоки.
Чтобы создать такой p-n-диод, исследователи вырастили тонкие нанопроволоки из полупроводниковых материалов на кремниевом слое. Выращенные нанопроволоки состояли из трех разных материалов: полупроводника p-типа GaN, полупроводника n-типа AlGAN и полупроводника n-типа GaN. Полупроводники p-типа содержат большое количество частиц с положительным зарядом (то есть дырок), а полупроводники n-типа — с отрицательным зарядом (то есть электронов).
Исследователи тщательно подобрали материалы, чтобы обеспечить большую ширину запрещенной зоны для слоя AlGAN по сравнению с другими слоями. Это означает, что электронам потребуется больше энергии для прохождения через него. Этот слой, расположенный между двумя другими, по сути, действует как барьер, который удерживает электроны в определенной области, создавая своего рода резервуар для электронов.
«Диод состоит из вертикально выращенных нанопроволок p-GaN/n-AlGaN/n-GaN на кремниевой подложке, где большая ширина запрещённой зоны сегмента AlGaN n-типа создаёт электронный резервуар в p–n-переходе GaN», — пишут авторы.
«Встроенная конфигурация электронного резервуара позволяет точно контролировать процессы захвата и высвобождения заряда, выходя за рамки общепринятой модели работы p–n-перехода, обеспечивая фоточувствительность с возможностью настройки смещения с чувствительностью 10,45 мА Вт−1, фотосинаптическое поведение с коэффициентом фасилитации парных импульсов до 122 % и фотопамять с восемью линейными состояниями».
В ходе предварительных испытаний было установлено, что диод, разработанный этой исследовательской группой, успешно справляется с функциями обнаружения, обработки и хранения данных в одном устройстве. В рамках своего исследования ученве использовали диод для создания компактного датчика, который может собирать и анализировать изображения, но вскоре его можно будет адаптировать и для других целей.
В будущем разработка этой команды может вдохновить на создание других подобных диодов на основе нанопроволок, которые одновременно будут выполнять функции датчиков, компонентов памяти и процессоров. Их усилия в конечном итоге могут привести к разработке широкого спектра миниатюрной электроники, адаптированной для конкретных реальных задач.
Сообщение Разработан p-n-диод, который может выполнять три разные функции без необходимости интеграции с дополнительными компонентами появились сначала на Время электроники.