Согласно "Книге рекордов Гиннесса", первый электронный программируемый компьютер ("Колосс", Великобритания, 1943 год) содержал 1500 радиоламп. В моем рабочем "пентюшке" тоже есть радиолампы. Одна штука. Зато очень большая, 15-дюймовая. Собственно, и в ней не было бы нужды, если бы хватило денег на столь полезный для здоровья жидкокристаллический дисплей. Вот уж скоро и электронно-лучевые трубки, эти последние из могикан великого радиолампового прошлого, покинут нас и навеки уйдут в счастливую страну своих предков, где всегда стабильное напряжение и где каждый твердотельный триод (a.k.a. транзистор) почтительно склоняет свою трехногую шляпку перед триодом вакуумным. Грустно. Однако пить "за упокой" ламповой электроники явно преждевременно.

Как поведет себя современный компьютерщик, если ему скажут, что скоро компьютеры, возможно, будут содержать миллиарды ламповых триодов? Обхохочется до икоты. А если ему пояснят, что сегодняшние нанотехнологии уже способны разместить на квадратном сантиметре кремниевого чипа миллиард ламповых триодов? Призадумается. Потому что недавняя транзисторная история научила нас, что миниатюризация и интеграция - вещи серьезные. Не менее серьезны и преимущества радиоламп перед транзисторами, если сравнивать те и другие устройства при сопоставимых размерах. Во-первых, радиолампа способна выдерживать гораздо большие токи, чем транзистор, что становится критичным при переходе технологий на нанометровые рубежи. Во-вторых, подвижность электронов в вакууме радиолампы ("вакуумной трубки", как неосмотрительно переводят слова "vacuum tube") гораздо выше подвижности зарядов в полупроводниковых материалах транзистора, что "грозит" более высокими скоростями переключений лампового триода в сравнении с твердотельным. Наконец, в-третьих, характеристики радиолампы почти не чувствительны к температуре, при которой она функционирует, чего нельзя сказать о транзисторе, и это обещает возможности эксплуатации "лампового чипа" в немыслимых температурных режимах - пусть себе греется хоть до 500 градусов. Следует подчеркнуть, однако, что все эти преимущества имели бы значение, если бы стало возможным делать радиолампы такими же маленькими, как современные транзисторы, то есть субмикронными. Но возможно ли это?

Да, возможно! Недавно три исследователя из Оксфордского университета (Великобритания), A.A.G.Driskill-Smith, D.G.Hasko и H.Ahmed, опубликовали в очень солидном научном журнале "Applied Physics Letters" свою статью "The "nanotriode": A nanoscale field-emission tube" (точные координаты для продвинутых и настойчивых читателей: 1999 год, том 75, стр. 2845-2847). В ней они описывают созданное ими устройство, представляющее собой электронную вакуумную лампу класса "триод" и имеющее размеры менее 100 нанометров (0,1 микрона) в любом направлении. У этого "нанотриода", как и у всякого лампового триода, есть три электрода: катод, испускающий электроны в вакуум; анод, притягивающий и собирающий эти электроны; и сетка, расположенная между катодом и анодом и управляющая протекающим между ними током посредством своего потенциала. Изготовили это "наночудо" следующим образом. Сначала исследователи нанесли на кремниевую подложку 5 чередующихся тончайших слоев металла и изолятора, один поверх другого. В качестве металла был выбран вольфрам, а изолятором послужила двуокись кремния. Итак, три слоя вольфрама, которые впоследствии стали тремя электродами "нанотриода", оказались надежно изолированными друг от друга двумя слоями двуокиси кремния. Затем, используя ионные пучки высокой энергии и травление сильной кислотой, исследователи вырезали полость в этом пятислойном сэндвиче до нижнего слоя вольфрама. Важно отметить, что полость была вырезана таким образом, чтобы средний слой вольфрама (будущая "сетка", совсем на сетку не похожая) немного выдавался внутрь полости для более эффективного управления током катод-анод. На дне полости, то есть на нижнем слое вольфрама, на катоде, были выращены крошечные столбики из сплава золота и палладия. Назначение этих остреньких столбиков - испускать в вакуум электроны под воздействием разности потенциалов катод-анод (по принципу огней святого Эльма); благодаря этим столбикам катод "нанотриода" холодный и ни в какой нити накаливания не нуждается. Как заключительный аккорд, получившаяся радиолампа была запечатана в вакууме слоем титана, нанесенным поверх ее анода.

Ни своей конструкцией, ни принципом действия, ни характеристиками, ничем принципиальным, кроме своих субмикронных размеров, не отличается "нанотриод" от уже забываемых нами ламповых триодов в стеклянных колбах. Есть у него пока и один недостаток - небольшой ток утечки в запертом состоянии. Не надо, однако, забывать, что это не серийное устройство, а всего лишь прототип. Словом, лиха беда - начало! Начало - чего? Второго пришествия ламповой электроники? Пока еще рано кричать: "Они возвращаются!" Но задуматься о возможных грядущих переменах уже пора.

Иван ЖИЛИН,
sci@au.ru