央视网|中国网络电视台|网站地图
客服设为首页
登录

更多 精彩视频排行

网友评分最高


首播

重播

  澳大利亚科学家表示,他们研制出一种单原子晶体管,其由蚀刻在硅晶体内的单个磷原子组成,拥有控制电流的门电路和原子层级的金属接触,有望成为下一代量子计算机的基础元件。研究发表在2月19日出版的《自然纳米技术》杂志上。

单个磷原子构成的晶体管

  在最新研究中,科学家们利用放置在真空环境中的硅薄片制造出该单原子晶体管。为了观察并操纵位于硅薄片表面的原子,他们首先用一层不起反应的氢原子将该晶体管覆盖,随后利用扫描隧道显微镜超精细的金属尖端,精确地将某些区域的氢原子有选择性地移走,露出两对相互垂直的硅带外加一个由6个硅原子组成的小长方形,其位于这些硅带的结合点处。

  接着,科学家们添加了磷化氢(PH3)气体并加热,导致磷原子依附到硅暴露的地方,因为是长方形,所以只有一个磷原子进入该硅网络内,结果得到4个相互垂直的磷电极和一个磷原子。其中一对电极之间的距离为108纳米,在它们之间施加电压后,电流能通过单个磷原子并在另外两个垂直的、距离仅为20纳米的电极之间流动。这样,磷原子就像晶体管一样起作用了。

  科学家们表示,这并非首个单原子晶体管,但新晶体管能被更加精确地放置,这就使得其更有用。

  研究领导者、新南威尔士大学量子计算和通讯中心的主任米歇尔西蒙斯表示:“我们最新研制出的设备是完美无缺的,这是科学家首次证明能在一个基座上非常精确地操控单个原子。”

  虽然该晶体管在低于1开氏度(零下272.15摄氏度)的环境下才能工作,但最新技术进步有望让晶体管更快达到单原子级;科学家们也可据此洞悉,一旦设备达到原子级,它们会如何工作。科学家们预测,晶体管将于2020年达到单原子级以同摩尔定律保持一致。

  从电子管到晶体管再到集成电路,更小的元器件体积一直是计算机工程师孜孜不倦追求的目标。如今,科学家们只有在硅芯片上挤下更多元器件,在有限的体积内构建更多逻辑回路,才能有更快的运算速度。基于单原子的晶体管无疑让人们有理由期待体积更小、速度更快的计算机。更为重要的是,澳大利亚科学家的成功更大程度上来源于精确的设计而非运气,这使单原子晶体管的可复制性大大增强而更具走出实验室的可能。

视频集>>

热词:

channelId 1 1 澳大利亚研制出完美的“单原子晶体管” 1 他们研制出一种单原子晶体管,其由蚀刻在硅晶体内的单个磷原子组成,拥有控制电流的门电路和原子层级的金属接触,有望成为下一代量子计算机的基础元件。研究发表在2月19日出版的《自然纳米技术》杂志上