将晶体管缩小至单个磷原子尺度

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从脆弱笨重的真空管到固态晶体管的转变,为信息时代铺平了道路。晶体管尺寸的持续缩小,使得信息时代的设备普及开来,这要归功于处理器变得更小、更便宜、速度更快。现在,一群物理学家展示了这种小型化可以达到的程度,他们将晶体管缩小到了原子尺度。

在2月19日在线发表于《自然纳米技术》(Nature Nanotechnology)杂志的一份报告中,来自澳大利亚、美国和韩国的研究人员宣布,他们构建了一种基于单个磷原子的可操作晶体管。(《大众科学》是自然出版集团的一部分。)

晶体管是关键的处理器组件,因为它们控制电子信号在设备中的流动;它们可以用作开关或放大这些信号。 在新的演示中,研究人员使用嵌入在硅晶体中的磷原子作为晶体管,调节两个电极之间的电荷流动,每个电极距离磷原子约10纳米。第二组电极位于磷原子两侧约50纳米处,用于设置晶体管的状态。这些较远电极之间的电压决定了原子晶体管允许通过多少电流。


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另一个研究小组在2002年报告称,使用钴单原子作为晶体管,但那些原子被包含在更大的、专门设计的分子中。 新方法通过使用原子级光刻技术将单个磷原子放置在硅晶片上,从而生产出更小的晶体管。“这是首次有人展示了在衬底中以如此精确的精度控制单个原子,”新南威尔士大学物理学家兼研究合著者米歇尔·西蒙斯在一份准备好的声明中说。

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