Одноатомные транзисторы – путь к новому поколению компьютеров

Ученые из Национального института стандартов и технологий технологий (NIST) опубликовали результаты своих трудов в журнале Advanced Functional Materials. Им удалось создать устройства размером с один атом, а затем изготовить серию одноэлектронных транзисторов с атомным контролем масштаба геометрии устройства.

В своем исследовании ученые продемонстрировали, что могут точно регулировать скорость, с которой отдельные электроны протекают через физический зазор или электрический барьер в транзисторе — даже если классическая физика запрещает электронам делать это, потому что им не хватает энергии. Это строго квантовое явление, известное как квантовое туннелирование, становится возможным только когда зазоры чрезвычайно малы, — например, в миниатюрных транзисторах.

Контроль скорости электронов является ключевым свойством миниатюрных транзисторов, поскольку она влияет на их способность создавать квантовую запутанность.

Для изготовления одноатомных транзисторов ученые использовали технику, при которой кремниевый чип покрывается слоем атомов водорода, легко связывающихся с кремнием. С помощью тонкого наконечника сканирующего туннельного микроскопа исследователи затем удалили атомы водорода в выбранных местах. Оставшийся водород действовал как барьер.

«Поскольку квантовое туннелирование является основополагающим для любого квантового устройства, включая построение кубитов, способность контролировать поток одного электрона за раз является значительным достижением», – говорит Сицяо Ванг, один из авторов исследования. – «Мы считаем, что наш метод нанесения слоев обеспечивает более стабильные и точные устройства атомного масштаба. Это сложный процесс, но мы наметили шаги, чтобы другим командам не приходилось действовать методом проб и ошибок».

Источник: Хайтек