Транзисторы вытеснили вакуумные электронные лампы из микроэлектроники в 1960-х годах. В настоящее время новаторы пытаются вернуть лампы в компьютерные технологии, потому что транзисторы достигли высшей точки своих возможностей. Но современные вакуумные лампы действуют быстрее транзисторов и их размеры уменьшены до наномасштабов. А вот устойчивость радиоламп к радиации и помехам превосходила уровень защиты транзисторов и пятьдесят лет назад.
Патент на изобретение электронных ламп был выдан Джону Флемингу в 1905-ом году. Диоды, простейшие из них, особой сложностью в устройстве не отличаются: вакуумная лампа накаливания, над нитью — два электрода. Небольшой силы (по причине термоэлектронной эмиссии) ток, поступающий к одному из электродов, на втором электроде вызывал гораздо более сильный ток. Именно по этой причине, в профессиональной электромузыкальной аппаратуре радиолампы успешно используются по сей день.
Транзисторы, которые появились в 1950-х годах, дешевле, меньше по размеру и, естественно, легче по весу. Основным отличием транзисторов от вакуумных радиоламп является скорость движения электронов, которые медленнее перемещаются в полупроводниках (твёрдое тело) транзисторов, чем в вакууме. Наряду с этим, восприимчивость транзисторов к радиации делает космические аппараты, в устройстве которых они используются, ненадёжными и подвергающимися риску конструкциями.
Новаторы из Соединённых Штатов Америки (научно-исследовательский центр Эймса) попытались создать гибридное устройство из винтажных вакуумных ламп и современных транзисторов.
Как и транзисторы, нанорадиолампы производятся фото-литографическим методом травления. В результате травления допированной фосфором кремниевой поверхности создаются три электрода — электрод истока, электрод стока и электрод затвора. Мы получаем триод, которым такая нанолампа и является. Исток и сток разделены всего ста пятьюдесятью нанометрами. Благодаря электроэнергетическому полю, которое приложено к истоку и стоку перпендикулярно, электроны испускаются истоком. Одновременно с этим, затвор налаживает переток электронов сквозь полость нанолампы.
Учёные из центра Эймса, группу которых возглавляет Мейя Мейяппан, рассказали журналистам издания Applied Physics Letters,что частота работы их нанорадиоламп более чем на порядок превышает частоту лучших транзисторов из кремния и равняется 0,47 ТГц.
Эта попытка создания вакуумных наноламп не является ни первой, ни единственной. Ранее исследователи столкнулись с проблемой создания вакуума в таких небольших по размеру устройствах. В настоящее время учёные отказались от производства чистого вакуума: даже при некотором количестве газов в подобной лампе, шансы электронов столкнуться с атомами на ста пятидесяти нанометрах весьма невелики.
Существует другая проблема: чтобы включить современный транзистор, необходимо приложить напряжение в один ватт, а для включения нанорадиолампы требуется напряжение в десять ватт. Это становится препятствием для использования наноламп в современных микросхемах массового производства, во всяком, случае до перевода микросхем на более высокое напряжение (вольтаж). Зато устойчивые к радиации и сверхбыстрые радиолампы 2,0 прекрасно подойдут для задач военно-промышленного комплекса и программы освоения бескрайних просторов космоса.
