Разработан метод производства атомно-масштабных транзисторов

Julian Kelly/University of Maryland

Исследователи из Национального института стандартов и технологий вместе с коллегами из Мэрилендского университета в Колледж-Парке разработали технологию производства транзисторов атомного масштаба. Используя новую методику, команда исследователей стала второй в мире, которой удалось создать такие устройства, и первой, которая создала одноэлектронные транзисторы с атомно-масштабным контролем геометрии. Об открытии исследователи сообщили в журнале Communications Physics.

Когда-то немыслимые транзисторы, состоящие из нескольких кластеров атомов или даже отдельных атомов, могут стать строительными блоками для нового поколения компьютеров, которые будут обладать огромной памятью и вычислительной мощностью. Но чтобы полностью реализовать потенциал этих крошечных транзисторов — миниатюрных электрических «выключателей», исследователи должны найти способ создавать их в промышленных масштабах.

Чтобы изготовить атомно-масштабные транзисторы, исследователи использовали известную методику. Сначала они синтезировали кремниевый чип, покрытый слоем атомов водорода. Затем авторы использовали тонкий наконечник сканирующего туннельного микроскопа для удаления атомов водорода в строго определенных позициях. Оставшиеся атомы выполняли функцию барьера. Затем исследователи поместили чип в поток фосфина (PH3), который прикреплялся выборочно только в те места, где отсутствовали атомы водорода.

После этого исследователи нагрели поверхность кремния, из-за чего атомы водорода начали отщепляться от фосфина, оставляя на поверхности подложки только атомы фосфора. Затем, используя дополнительную обработку, исследователи смогли создать транзисторы небольшого размера с высокой эффективностью работы.

Авторы показали, что могут точно регулировать скорость, с которой отдельные электроны проходят через физический зазор или электрический барьер в транзисторе, даже если это запрещает классическая физика из-за недостатка энергии у частиц. Это квантовое явление — туннелирование — оказывается важным, когда зазоры в устройстве чрезвычайно малы — как, например, в миниатюрных транзисторах.

Создание туннелирования в наноразмерном устройстве крайне важно. Его присутствие означает, что новый материал может и использоваться в качестве транзистора, и выполнять функцию кубита в квантовом компьютере. Кроме того, исследователи установили, что их устройство можно не только производить в промышленных масштабах, но и использовать для работы существующих устройств.

Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.