澳大利亞科學(xué)家研制單原子晶體管

發(fā)布于：06-10

澳大利亞新南威爾士大學(xué)的研究人員周日表示，已經(jīng)研究出一種可工作的單原子晶體管。這一設(shè)備由蝕刻在硅基底上的單個(gè)磷原子構(gòu)成，擁有控制電流的門電路和原子級(jí)的金屬接觸。這標(biāo)志著下一代計(jì)算機(jī)的重要發(fā)展。



研究小組中領(lǐng)銜的科學(xué)家馬丁·弗赫賽爾(Martin?Fuechsle)表示：“我們小組已經(jīng)證明，在硅環(huán)境中放置單個(gè)磷原子，達(dá)到準(zhǔn)原子級(jí)別的精確度，并實(shí)現(xiàn)門電路是完全可能的。”



晶體管可實(shí)現(xiàn)電流的開關(guān)和放大，是計(jì)算機(jī)芯片中的最基本元件。在過(guò)去50年中，半導(dǎo)體行業(yè)的發(fā)展遵循摩爾定律，即單片芯片上集成的晶體管數(shù)量每18個(gè)月翻一番。不過(guò)，最近10年以來(lái)，由于在晶體管小型化方面缺乏突破，這一定律已經(jīng)受到挑戰(zhàn)。



研究人員此次利用放置在真空環(huán)境中的硅晶體來(lái)制作這一單原子晶體管。為了對(duì)硅晶體進(jìn)行蝕刻，他們使用了掃描隧道顯微鏡。磷原子被放置在納米級(jí)的槽中，上面覆蓋了一層氫原子，而不想要的磷原子將被移除。最終，研究人員通過(guò)化學(xué)反應(yīng)將單原子晶體管植入到硅表面上。



這一小型化設(shè)備需要在液氦形成的超低溫度下工作。這并不是一個(gè)完成的產(chǎn)品，但證明了單原子設(shè)備可制造、可控制的理念。



新南威爾士大學(xué)量子計(jì)算與通信中心主管米歇爾·西蒙斯(Michelle?Simmons)表示，科學(xué)家此前也曾造出過(guò)單原子晶體管，但很大程度上是靠運(yùn)氣，而不是靠精確的設(shè)計(jì)。她表示：“這一設(shè)備很完美。這是第一次有人證明，在基底上以這樣的精確度控制單個(gè)原子是可行的。”



研究結(jié)果已被發(fā)表在《自然納米技術(shù)》學(xué)術(shù)期刊上。