[PWC-MEDIA] persbericht UT; 'Hard knijpen in transistor geeft energiebesparing'

From: <w.r.vanderveen@xxxxxxxxxx>
To: <pwc-media@xxxxxxxxxxxxx>
Date: Wed, 4 Dec 2013 10:18:15 +0000
Hard knijpen in transistor geeft energiebesparing
Lekstroom drastisch omlaag

De transistor, het werkpaard van de elektronica, heeft last van lekstroom. Dit 
leidt tot onnodig energieverlies, waardoor bijvoorbeeld een smartphone of een 
laptop vaker aan de oplader moet. Tom van Hemert en Ray Hueting van het MESA+ 
instituut voor Nanotechnologie van de Universiteit Twente tonen aan dat deze 
lekstroom drastisch kan worden teruggedrongen door in de transistor te 
'knijpen' met zogeheten piëzo-elektrisch materiaal, materiaal dat uitzet of 
krimpt wanneer er een elektrische spanning over wordt aangebracht. Hiermee 
wordt de theoretische limiet voor lekstroom doorbroken. Van Hemert promoveert 
op 6 december.

Wanneer silicium wordt samengeknepen verandert dit de bewegingsvrijheid van een 
elektron binnenin dat materiaal. Zodoende kan stroom harder, of minder hard 
gaan lopen. Het is als een tuinslang waar minder water uit komt als je erop 
gaat staan. Maar merkwaardig genoeg neemt de elektronenstroom in silicium juist 
toe wanneer het materiaal wordt samengeperst.

Alleen knijpen als het nodig is
In moderne microchips staan alle transistoren continu onder hoge druk, tot wel 
10,000 atmosfeer. In het fabricageproces wordt deze druk hard ingebakken door 
transistoren te omgeven door drukkende materialen. Daardoor kan de chip sneller 
rekenen, maar loopt er ook meer lekstroom. Door de toepassing van het 
piezo-elektrisch materiaal in de transistor wordt deze alleen onder druk gezet 
wanneer het nodig is. En dat kan aanzienlijk schelen in het energieverbruik.

[cid:image001.jpg@01CEF0E2.86536310]
Een plakje silicium voert in een transistor de stroom. Aan beide kanten van de 
nieuwe transistor zit een piëzoelektrische laag. Door uitzetting van dit 
materiaal (rood) wordt het silicium samengeperst (blauw).



Limiet doorbroken
Om dit idee van Ray Hueting uit te werken was het voor promovendus Van Hemert 
nodig de theorieën van mechanische vervorming te verbinden met de 
quantummechanica die het elektrisch gedrag van een transistor beschrijft. Uit 
de berekeningen volgt dat de 'tuinslangtransistor' veel beter schakelt van uit 
naar aan. Volgens de klassieke theoretische limiet heeft een transistor 
minstens 60 millivolt nodig om tien keer meer stroom te geleiden. De 
piëzo-elektrische transistor gebruikt maar 50 millivolt. Daardoor kan ofwel de 
lekstroom worden verminderd, ofwel meer stroom worden gevoerd in de 
aan-toestand. In beide gevallen kunnen de prestaties van moderne microchips 
omhoog; in het bijzonder is het energieverbruik van chips hiermee te 
verminderen.

De resultaten van dit onderzoek zijn onlangs gepubliceerd in het tijdschrift 
Transactions on Electron Devices. Tom van Hemert hoopt op 6 december a.s. op 
zijn proefschrift, getiteld "Tailoring strain in microelectronic devices", te 
promoveren.





ir. Wiebe van der Veen | communicatieadviseur/redacteur wetenschap
Universiteit Twente, Marketing & Communicatie | Postbus 217 | 7500 AE Enschede 
| gebouw Spiegel | tel 06 121 85 692 (grip 6996) | email 
w.r.vanderveen@xxxxxxxxxx<mailto:w.r.vanderveen@xxxxxxxxxx> | 
www.utwente.nl<http://www.utwente.nl> | Twitter @wieberenze
[PWC-MEDIA] persbericht UT; 'Hard knijpen in transistor geeft energiebesparing'

Other related posts:
