Czy to ju˝ koniec?

Nowe mo˝liwoÊci

i ograniczenia tranzystora MOS

o nanometrowym kanale

D

∏ugoÊç kana∏u tranzystora MOS
(metal-oxide semiconductor)
wynoszàca 50 nm (1nm = 10

–9

m)

mo˝e okazaç si´ Rubikonem dla prze-
mys∏u mikroelektronicznego. Teorety-
cy twierdzà, ˝e w przypadku takich wy-
miarów efekty kwantowomechaniczne
b´dà ju˝ bardzo silne i prawdopodob-
nie skutecznie zak∏ócà prac´ tranzysto-
ra wykonanego w technologii MOS,
który jest podstawà ca∏ej wspó∏czesnej
mikroelektroniki.

Ostatnie doniesienia z Bell Laborato-

ries, zaplecza badawczego Lucent Tech-
nologies, sà zarazem optymistyczne
i pesymistyczne, jeÊli chodzi o mo˝li-
woÊci produkowania uk∏adów scalo-

nych z tranzystorów nanometrowych
wymiarów. Naukowcom uda∏o si´ wy-
tworzyç, jak sami twierdzà, „najmniej-
szy na Êwiecie w pe∏ni funkcjonalny
tranzystor”. Bramka eksperymentalne-
go „nanotranzystora” – element, za po-
mocà którego mo˝na go w∏àczaç i wy∏à-
czaç – ma szerokoÊç zaledwie 60 nm,
czyli oko∏o 180 atomów.

Jest on czterokrotnie mniejszy od naj-

mniejszych uzyskiwanych za pomocà
wspó∏czesnych technologii. Wynika stàd,
˝e dalsze zwi´kszanie szybkoÊci i zmniej-
szanie poboru mocy uk∏adów scalonych
– czynników stanowiàcych o post´pie
w elektronice przez ostatnie 50 lat – b´-
dzie mo˝liwe. G´stoÊç pràdu p∏ynàcego
przez kana∏ nowego tranzystora oraz je-
go transkonduktancja – czyli miara zdol-
noÊci tranzystora do wzmacniania sygna-
∏ów – sà wi´ksze ni˝ wszystkich znanych
dotychczas przyrzàdów MOS. Pobór mo-
cy waha si´ od

1

/

60

do

1

/

160

wartoÊci osià-

ganej przez wspó∏czesne tranzystory. Do
wytworzenia tego elementu zespó∏ z Bell
Labs wykorzysta∏ metod´ bezpoÊrednie-
go odwzorowywania masek za pomocà
wiàzki elektronowej.

Podczas prac nad nanotranzystorem

naukowcy zaobserwowali jednak zjawi-
ska Êwiadczàce, ˝e byç mo˝e powstanie
jeszcze tylko kilka generacji uk∏adów sca-
lonych, po czym prawdopodobnie oko-
∏o roku 2010 nastàpi koniec ery techno-
logii MOS. W tranzystorach o tak zni-
komych wymiarach zachodzi niepo˝à-
dane zjawisko spontanicznego tunelo-
wania elektronów przez warstw´ izola-
tora (dwutlenku krzemu), której gruboÊç
wynosi w tym przypadku 1.2 nm, co sta-

nowi oko∏o 3 warstw atomów. Izolator
oddziela bramk´ tranzystora od przewo-
dzàcego kana∏u, który powstaje w odpo-
wiednio domieszkowanym pó∏przewod-
niku. Chocia˝ zjawisko tunelowania nie
zak∏óca przep∏ywu pràdu przez tranzy-
stor, to szef dzia∏u badaƒ nad przyrzà-
dami pó∏przewodnikowymi w Bell La-
boratories Steven Hillenius uwa˝a, ˝e
nale˝y sprawdziç, czy nie powoduje ono
z czasem degradacji w∏asnoÊci elektrycz-
nych tlenku.

Nawet jeÊli wytwarzanie tranzysto-

rów o bramce szerokoÊci 60 nm b´dzie
w roku 2010 technologicznie mo˝liwe,
to nast´pnej ich generacji prawdopo-
dobnie nie uda si´ ju˝ stworzyç. Oka-
zuje si´, ˝e gdy naukowcy w swoich
eksperymentach zmniejszali gruboÊç
warstwy izolatora poni˝ej 1.2 nm, nat´-
˝enie pràdu w kanale tranzystora spada-
∏o. Z dotychczasowych doÊwiadczeƒ
wynika, ˝e zmniejszanie gruboÊci tlen-
ku bramkowego sprawia, i˝ napi´cie
przy∏o˝one do bramki tranzystora wy-
twarza silniejsze pole elektryczne, co
z kolei powoduje zwi´kszenie nat´˝e-
nia pràdu p∏ynàcego przez kana∏.

Zespó∏ Hilleniusa nie znalaz∏ jeszcze

pe∏nego wyt∏umaczenia tego zjawiska.
Naukowcy przypuszczajà, ˝e kwanto-
womechaniczne oddzia∏ywanie elektro-
nów w bramce powoduje ich rozprasza-
nie w kanale tranzystora, co mo˝e byç
przyczynà zmniejszania si´ pràdu. „Nie-
wykluczone, ˝e pracujemy ju˝ nad ostat-
nim z tranzystorów – zaduma∏ si´ Hil-
lenius. – A zaledwie pó∏ wieku temu
powsta∏ pierwszy.”

Gary Stix

dek przeciwdepresyjny cz´Êciej ni˝ Pro-
zac. W przeciwieƒstwie do wielu innych
Êrodków roÊlinnych dopuszczenie do
obrotu tego ziela poparte jest licznymi
kontrolowanymi badaniami.

Niemniej National Institutes of Health

(NIH) zadecydowa∏y niedawno o sfinan-
sowaniu wyczerpujàcych trzyletnich te-
stów dziurawca majàcych na celu wype∏-
nienie luk w istniejàcych ju˝ danych
badawczych. Zwrócono jednoczeÊnie
uwag´ na s∏abe punkty tych badaƒ, takie
jak krótki czas testowania, niew∏aÊciwe
kryteria doboru pacjentów i brak opra-
cowaƒ standardowego dawkowania.

Center for Science in the Public Inte-

rest nawo∏ywa∏o do wprowadzenia bar-
dziej rygorystycznych metod zatwier-
dzania nowych leków ni˝ system
stosowany przez Niemców. Organiza-
cja ta chce, aby preparaty zio∏owe by∏y
zatwierdzane przez FDA, a w niektó-
rych przypadkach równie˝ poddane

próbom klinicznym. Dopiero potem mo-
g∏yby zostaç zaklasyfikowane jako leki
wydawane z przepisu lekarza lub prze-
znaczone do sprzeda˝y odr´cznej. Prze-
mys∏ Êrodków suplementujàcych mia∏by
sfinansowaç badania bezpieczeƒstwa
i skutecznoÊci ich stosowania.

Jednak przemys∏ zadr˝a∏ na wieÊç, ˝e

zostanie zobowiàzany do utrzymywa-
nia standardów farmaceutycznych. Die-
tary Supplement Health and Education
Act (DSHEA – Ustawa o Informacji
i ZdrowotnoÊci Ârodków Suplementujà-
cych Diet´) z 1994 roku by∏a wyrazem
zaniepokojenia koncernów przemys∏o-
wych, które obawia∏y si´ skutków za-
mierzonej przez FDA kontroli wytwór-
ców leków roÊlinnych i witaminowych.
Ustawa ta usun´∏a spod nadzoru praw-
nego FDA preparaty zio∏owe i inne
Êrodki uzupe∏niajàce, w tym witaminy
i substancje mineralne. FDA wymaga-
∏a bowiem od producentów tych Êrod-

ków dowodów bezpieczeƒstwa ich sto-
sowania. Chocia˝ zgodnie z ustawà wy-
twórcy nie mogà dawaç konkretnych
zaleceƒ medycznych, to zezwala im ona
na za∏àczanie informacji o tym, w jaki
sposób ich produkt wspomaga „struk-
tur´ lub funkcj´” organizmu.

Producenci interpretujà to ogranicze-

nie prawne w sposób liberalny – etykie-
ta na opakowaniu Ginkai g∏osi: „Kli-
nicznie udowodniono, ˝e poprawia pa-
mi´ç i koncentracj´.” Nawet jeÊli zgod-
nie z zaleceniami CDSL niektóre prepa-
raty zio∏owe mia∏yby zostaç zatwier-
dzone jako leki dost´pne w sprzeda˝y
odr´cznej, producenci, powo∏ujàc si´ na
ustaw´, mogliby wcià˝ do∏àczaç do tych
produktów informacje, ˝e poprawiajà
pami´ç, wzrok lub energi´. Tak wi´c
osoby nominujàce do nagrody Hubbar-
da w najbli˝szych latach nie muszà mar-
twiç si´ o brak kandydatów.

Gary Stix

Â

WIAT

N

AUKI

Kwiecieƒ 1998 21

PÓ¸PRZEWODNIKI

WARSTWA izolatora w tym

nanotranzystorze ma gruboÊç

trzech atomów.

LUCENT TECHNOLOGIES,

BELL LABORATORIES

60 NANOMETRÓW

(180 ATOMÓW)

BRAMKA

OBSZAR

KANA¸U

WARSTWA

IZOLATORA

(3 ATOMY)