图片来源：佐治亚理工学院 |
随着电子设备小型化的不断推进，工程师们梦想着宽度不超过一纳米的导线。导线越细，他们就能在单个硅芯片上集成更多功能，设备的速度就越快，能耗就越低。但这些梦想被一些非常现实的难题所打断：当器件变得如此微小时，它们不再遵循通常的物理定律；取而代之的是，奇怪的量子行为开始发挥作用。
然而，佐治亚理工学院计算材料科学中心和IBM T. J. Watson研究中心的研究人员的一些新成果，应该有助于电气工程师们更加安心地入睡。他们使用一台巨型超级计算机，对宽度不超过几个原子的硅纳米线连接到铝引线后，在量子世界中实际如何工作进行了大规模模拟。
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他们的预测提供了几个有趣的见解：由于引线和硅中的原子轨道结合，有限的电导可能会困扰长度小于一纳米的纳米线，就像上面图示的那样。（青色球体代表铝原子；黄色球体是硅原子；蓝色球体是氢原子。）所谓的肖特基势垒，它形成于两种材料之间并阻止电子流动，应该不会太高，以至于需要危险的电压才能跨越它们。掺杂——一种优化当今半导体的常见做法——如果纳米线可以由硅簇制成，像碳富勒烯一样包裹掺杂剂，那么可能不会成为问题。而且，电子的波动性可能会干扰特定配置中通过纳米线的电导。