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澳研制出完美的單原子晶體管

發(fā)布時間:2012-02-23 作者: 來源: 瀏覽:297628

      據(jù)英國《新科學(xué)家》雜志2月20日(北京時間)報道,澳大利亞科學(xué)家表示,他們研制出一種單原子晶體管,其由蝕刻在硅晶體內(nèi)的單個磷原子組成,擁有控制電流的門電路和原子層級的金屬接觸,有望成為下一代量子計算機(jī)的基礎(chǔ)元件。研究發(fā)表在2月19日出版的《自然?納米技術(shù)》雜志上。

      在最新研究中,科學(xué)家們利用放置在真空環(huán)境中的硅薄片制造出該單原子晶體管。為了觀察并操縱位于硅薄片表面的原子,他們首先用一層不起反應(yīng)的氫原子將該晶體管覆蓋,隨后利用掃描隧道顯微鏡超精細(xì)的金屬尖端,精確地將某些區(qū)域的氫原子有選擇性地移走,露出兩對相互垂直的硅帶外加一個由6個硅原子組成的小長方形,其位于這些硅帶的結(jié)合點處。

      接著,科學(xué)家們添加了磷化氫(PH3)氣體并加熱,導(dǎo)致磷原子依附到硅暴露的地方,因為是長方形,所以只有一個磷原子進(jìn)入該硅網(wǎng)絡(luò)內(nèi),結(jié)果得到4個相互垂直的磷電極和一個磷原子。其中一對電極之間的距離為108納米,在它們之間施加電壓后,電流能通過單個磷原子并在另外兩個垂直的、距離僅為20納米的電極之間流動。這樣,磷原子就像晶體管一樣起作用了。

      科學(xué)家們表示,這并非首個單原子晶體管,但新晶體管能被更加精確地放置,這就使得其更有用。

      研究領(lǐng)導(dǎo)者、新南威爾士大學(xué)量子計算和通訊中心的主任米歇爾?西蒙斯表示:“我們最新研制出的設(shè)備是完美無缺的,這是科學(xué)家首次證明能在一個基座上非常精確地操控單個原子?!?/P>

      雖然該晶體管在低于1開氏度(零下272.15攝氏度)的環(huán)境下才能工作,但最新技術(shù)進(jìn)步有望讓晶體管更快達(dá)到單原子級;科學(xué)家們也可據(jù)此洞悉,一旦設(shè)備達(dá)到原子級,它們會如何工作??茖W(xué)家們預(yù)測,晶體管將于2020年達(dá)到單原子級以同摩爾定律保持一致。

    總編輯圈點

      從電子管到晶體管再到集成電路,更小的元器件體積一直是計算機(jī)工程師孜孜不倦追求的目標(biāo)。如今,科學(xué)家們只有在硅芯片上擠下更多元器件,在有限的體積內(nèi)構(gòu)建更多邏輯回路,才能有更快的運算速度。基于單原子的晶體管無疑讓人們有理由期待體積更小、速度更快的計算機(jī)。更為重要的是,澳大利亞科學(xué)家的成功更大程度上來源于精確的設(shè)計而非運氣,這使單原子晶體管的可復(fù)制性大大增強(qiáng)而更具走出實驗室的可能。

 

 

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