科学家研制出首个室温单电子晶体管

荷兰研究人员利用碳纳米管制造出一种晶体管，它可以通过单个电子的流动来切换开/关状态。这是首个在室温下工作的单电子晶体管 (SET)，鉴于其效率和尺寸，科学家们认为它代表着在制造更小型计算机组件的道路上迈出了一大步。代尔夫特理工大学的 Cees Dekker 说：“我们为分子电子学的工具箱添加了又一个重要组成部分。” Dekker 和他的同事们在今天的《科学》杂志上发表了他们的研究成果。

普通晶体管依赖于数百万电子的运动，这些电子紧密聚集在一起时会产生大量热量。因此，科学家们只能将这些设计缩小到一定程度。单电子开关使得绕过尺寸限制成为可能。这些设备由一个金属岛组成，该金属岛通过周围的“海洋”材料与两个电极隔开。施加到岛上栅极的电压使得电子能够穿过海洋并跳入或跳出岛。但事实证明，热量也可能为电子提供足够的能量进行跳岛运动。

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Dekker 的团队通过将他们的 SET 制造得非常微小（宽 1 纳米，长 20 纳米）来回避了这个问题，热波动证明无关紧要。他们使用原子力显微镜的尖端在单根碳纳米管上形成急剧的弯曲（见图）。这些弯曲的作用与早期设备中的海洋材料相同，调节通过 SET 的电子数量。Dekker 指出：“仅仅在四年前，我们才第一次测量到通过纳米管的任何电子传输。” “现在我们正在探索在单分子器件方面可以做什么和不能做什么。下一步将是考虑如何将这些元件组合成复杂的电路。”