Amerikanske forskere har lavet en nanoelektromekanisk (NEMS) transistor og en inverter, der fungerer ved op til 500 grader Celsius.

Det er et skridt på vejen til at kunne fremstille en ny form for mikroprocessorer, der kan indbygges i jetmotorer og anvendes ved dybhavsboringer, geotermisk udforskning og lignende steder, hvor omgivelsestemperaturen kan være flere hundrede grader, og hvor konventionelle computere bukker under.

Transistoren har en mekanisk kontakt mellem transistorerne source- og drain-elektroder, og det løser problemet med fuldstændigt at kunne slukke for strømmen gennem transistoren. Dette kan ellers være et problem for konventionelle transistorer ved høje temperaturer.

To af disse elektromekaniske transistorer har de bygget sammen til en inverter, der kan omsætte jævnstrøm til vekselstrøm.

Båndgabet er nøglen
Forskerne fra Case Western University har endvidere vist, at de kan tænde og slukke for kontakten mere end to milliarder gange ved en temperatur på 500 grader Celsius og have en lækstrøm i slukket tilstand, der er under 10 femtoampere. At kunne åbne og lukke hurtigt for strømmen er grundlaget for hurtige mikroprocessorer.

Båndgabet i halvledermaterialer forhindrer elektroner og andre ladningsbærere i at bevæge sig frit, og derfor kan strømmen gennem en felteffekttransistor baseret på CMOS-teknologi reguleres med en spænding, der påtrykkes den såkaldte gate-elektrode.

Ved høje temperaturer lader termisk genererede elektroner sig dog ikke stoppe af båndgabet, og så er det vanskeligt eller umuligt at slukke for strømmen gennem transistoren, som derved ikke har den ønskede virkning.

Det har længe været kendt, at frem for konventionel CMOS er silicum-carbid (SiC) med et større båndgab at foretrække ved høje temperaturer. Forskellige former for felteffekttransistorer i SiC undersøges derfor til højtemperaturanvendelser – og særligt junction felteffekttransistoren (JFET) finder mange lovende.

En JFET er dog heller ikke den perfekte løsning. I en artikel i Science skriver Te-Hao Lee, Swarup Bhunia og Mehran Mehregany fra Case Western University, at den store størrelse, den høje tærskelspænding og den lave switchinghastighed er problemer for SiC JFETs.