Туннельный эффект

Сохранить в закладки
9186
25
Сохранить в закладки

Физик Алексей Рубцов об альфа-распаде тяжелых атомов, технологии записи информации на флеш-накопители и будущем микросхем

Как был открыт туннельный эффект? Какова физика данного явления? Как туннельный эффект применяется при записи информации на флеш-накопители? Об этом рассказывает доктор физико-математических наук Алексей Рубцов.

Туннельный эффект — квантово-механическое явление, открытое около 1927 года на тот момент советским физиком Георгием Гамовым, впоследствии эмигрировавшим. Гамов интересовался объяснением альфа-распада тяжелых атомов, когда ядро распадается на две части, одной из которых является альфа-частица. Это ядро гелия-4. Дело в том, что в этом распаде наблюдались определенные математические закономерности, совершенно непонятные физикам того времени. Гамов обратил внимание на тот факт, что квантовая частица может проходить через классически запрещенные области.

Флеш-накопитель использует транзисторы с плавающим затвором. В обычном полевом транзисторе есть три электрода, два из которых служат для того, чтобы через них протекал или не протекал ток от одного к другому. Третий управляющий электрод, который определяет свойства транзистора, его возможность пропускать ток, называется затвором, и в зависимости от того, какое на него подано напряжение, транзистор является хорошим или плохим проводником для тока между двумя другими электродами. В транзисторе с плавающим затвором роль этого запирающего напряжения играет заряд, который находится в толще диэлектрика оксида кремния и не может оттуда свободно вытечь. Поэтому, если по каким-то причинам на плавающем затворе оказался заряд, он хранится там достаточно долго, годами. Это и дает возможность сохранять информацию на флеш-накопителе без внешнего источника энергии в течение долгого времени и считывать ее, просто измеряя сопротивление этого транзистора.

Предполагается, что через 15 лет в основе микросхем будут одноэлектронные транзисторы, в которых туннелирование носителей происходит не только на затворе, но и между двумя другими электродами. Речь идет именно о структурах, в центре которых находится островок наноразмеров, именуемый квантовой точкой, на котором может находиться счетное количество электронов. Другой островок — это затвор, на котором либо есть электрон, либо его нет. Есть еще два электрода, связанных с квантовой точкой туннельными контактами так, что вся система в целом может обеспечивать (либо не обеспечивать) прохождение тока через такой квантовый объект из-за туннельного эффекта. Фактически такие системы в единичных экземплярах в лабораториях уже созданы и показывают свою работоспособность, но, конечно, существует множество технологических ограничений.

Над материалом работали

Читайте также

Внеси свой вклад в дело просвещения!
visa
master-card
illustration