11.9. Применение одноэлектронных приборов

Возможные области применения одноэлектронных приборов были предсказаны ещё Лихаревым в его первых работах по одноэлектронным эффектам. Так, например, предлагалось использовать одноэлектронные приборы в качестве электрометров вследствие их высокой чувствительности к внешнему заряду. Кроме того, данные устройства могут быть применены в качестве логических элементов цифровых ИС. Очевидно, что упомянутая область применения является наиболее важной. Вообще, большинство работ, связанных с применением одноэлектронных приборов, посвящено именно цифровой электронике. При этом лидирующее положение в этой области исследований занимают японские исследования – научные школы Иошикавы, Фукуи и Наказато.

Научная группа Наказато была единственной, которая реализовала именно практическое применение одноэлектронных логических элементов для ячеек памяти. Ими использовались одноэлектронные приборы, основанные на многотуннельных переходах (или MTJ-приборы), поскольку практическая реализация одиночного туннельного перехода весьма проблематична по причинам, рассмотренным ранее в теоретической части настоящего раздела.

В табл. 11.2 для сравнения приведены параметры быстродействия одноэлектронных приборов в зависимости от площади туннельного перехода и их рабочей температуры.

Структуры на основе одноэлектронного туннелирования (кулоновский барьер) представляются весьма перспективными для создания широкого спектра твердотельных приборов, в том числе ИС нового поколения сверхвысокой степени интеграции. К настоящему моменту известно большое количество конструкций и структур различного типа, конфигураций и назначения. Их число продолжает расти, поэтому рассмотреть даже большинство наиболее типичных устройств в рамках настоящего учебного издания практически нереально. Кроме того, работы по классификации и разработке приборных структур продолжаются, следовательно, не исключено, что в ближайшем будущем появятся новые классификационные и конструктивно-технологические признаки одноэлектронных устройств.

Таблица 11.2

Параметры быстродействия одноэлектронных приборов