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世界最小晶體管問世 僅由7個原子構成

發布時間:2010-05-28 作者: 來源: 瀏覽:1364

       5月26日,據物理學家組織網報道(dào),美國與澳大利亞科(kē)學家成功製造出世界上最小的晶體管(guǎn)??由7個原子在單晶矽表(biǎo)麵構成的一個“量子點”,標誌著我們向計算能(néng)力的新時代邁出了重要一步。

  量子點(quantum dot)是(shì)納米大小的發光晶體,有時也被稱為“人造原子”。雖然這個量子點非常(cháng)小,長度隻有十億分之四米,但(dàn)卻是一台功能健全的電子設備(bèi),也是世界上第一台用原子故意造出來的電子設備。它不僅能(néng)用於調節和控製像商業(yè)晶(jīng)體管這樣的設備的電流(liú),而且標誌著我們向原子刻度小(xiǎo)型化和超高速、超強大電腦新時代邁出的重要一步。

  澳(ào)大利亞新(xīn)南威爾士(shì)大(dà)學量子電腦技術中心(CQCT)和美國威斯康(kāng)星大學麥迪遜分校研究人員組成的一個聯合小組在(zài)最新一期的《自然?納米技術》(Nature Nanotechnology)雜誌上詳細描述(shù)了這一發現(xiàn)。參與這項研究的量子電腦技術中心主任米歇爾?西蒙斯(Michelle Simmons)教授說:“這項成就的重要性在於,我們不是令原子活動(dòng)或是在(zài)顯微鏡下觀測原子,而是操縱(zòng)單個原子,以(yǐ)原子精度將(jiāng)其置於表麵,以製造能工作的電子(zǐ)設備。”

  “澳(ào)大利(lì)亞研究小組已可以完全(quán)利用晶體矽製造電子(zǐ)設備,我們在晶體(tǐ)矽上麵用磷原(yuán)子替換了7個矽原子,並達到了驚人的精確(què)度。這是重大的(de)科技成就,是(shì)表明(míng)製造‘終極電腦’(用矽原子製造的量子電腦(nǎo))可行性的(de)關鍵一(yī)步。”將原子置於某個物體表麵的技術??掃描隧穿顯微鏡??已問世二(èr)十年之久。在此之前,沒人能利用該技術去製造原子精度的電(diàn)子設備,然後令其處理來自微觀世界的電(diàn)子輸入(rù)。

  西蒙斯教授說:“電子設備究竟能有多小?我(wǒ)們正(zhèng)在驗證(zhèng)它的極限。澳大利亞的第一台電腦在1949年上市(shì),它占據了整個房間,你隻能用(yòng)手拿著零部件。今天,你可以將電腦放在(zài)手掌上,許多零部件的直徑甚(shèn)至隻是一根頭發直徑的千分之一。”

  “現在(zài)我們已經展示了世(shì)界上第一台用矽材料在原子刻度(dù)下係統性製造的電子設備。這不僅(jǐn)對電腦用(yòng)戶具有特別的意義,對所有澳大利亞(yà)人來說都極為重要。過去50年來,電(diàn)子設備小型化一直是驅動全球經濟生產率快速增長的關鍵因素。我們的研究表明,這個進程仍可以繼續。”

  美澳聯合研究小組的主要目標是用矽原子製(zhì)造量子電(diàn)腦,澳(ào)大利亞人在該領域擁有(yǒu)獨一無(wú)二(èr)的人力資源,同(tóng)時處於世界領先(xiān)地位。這台新電子(zǐ)裝置表明,實現設備在原(yuán)子刻度下製造和測量的技術已經開始來臨。

  目前,商業晶(jīng)體(tǐ)管閘極(transistor gate,該裝置可令晶體管充當電流的放大器或開(kāi)關)的長度約為40納米(1納米相當於十億分之(zhī)一米),量子電腦技術中心的研究團隊正在開發長度僅為 0.4納米的設備。

  西(xī)蒙斯教授指出(chū),20年前,唐?艾格勒(Don Eigler)和埃哈德?施魏策爾(Erhard Schweizer)在IBM公(gōng)司的阿爾馬登研究中心,用氙原子造出了IBM公司的標識,這也是當時世界(jiè)上最小的標識。二人利用一台掃描隧穿顯微鏡,將35個氙原子置於鎳表麵,拚出了“IBM”三個字母。

  艾格勒和施魏策爾的研究論文發表於《自然》雜誌上,他們寫道:“設備小型化的基本原理是顯而易見的。”二人還在論文中多次提出警告,並在最後總結說(shuō):“原(yuán)子刻度的邏輯電路和其他設備的(de)前景距離我(wǒ)們有些遙遠。”西(xī)蒙斯教授說(shuō):“當時看似遙(yáo)遠的事情如今(jīn)變(biàn)成了現實。我們利用這種顯微鏡不僅(jǐn)可以觀測或熟練(liàn)操作原子,還(hái)能用7個原(yuán)子製造原子精度的設備(bèi),令其在真實的環境中工作(zuò)。”


 

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