"Одноатомный" транзистор: новый рекорд миниатюризации

Электронная промышленность при производстве микросхем использует полупроводниковый материал, в основном кремний, в который введены примесные атомы. Именно эти примеси создают те особые свойства полупроводников, которые делают их основой современной электроники.

Число примесных атомов в каждом отдельном транзисторе фактически стало настолько малым, что каждый из них надо рассматривать по отдельности. Каждый из этих атомов, таким образом, влияет на работу всего транзистора. В итоге это означает, что транзисторы, изготовленные в точном соответствии с технологическими требованиями, не будут вести себя совершенно одинаковым образом. По мере миниатюризации, это становится всё большей проблемой для микроэлектроники.

Исследователи из института нанонаук в техническом университете Дельфта (Нидерланды) научились манипулировать одним-единственным атомом, сообщает PhysOrg. Ученые использовали в своей работе экспериментальные образцы полевых МОП-транзисторов, разработанных в центре микроэлектроники IMEC в Левене (Бельгия).

В транзисторе используются нанопровода из кремния шириной 35 нм, ток при этом протекает через единственный примесный атом мышьяка. Провод присоединен к затвору, и при подаче напряжения на затвор исследователи смогли перенести электрон через атом мышьяка (от истока к стоку).

В ходе эксперимента были изучены особенности протекания тока через такой "одноатомный" транзистор, выяснены квантово-механические свойства отдельного примесного атома. Удалось также сформировать разные электронные состояния у атома мышьяка - с одним или двумя электронами на конкретном атомном уровне.

Это исследование, опубликованное в Physical Review Letters, не предлагает прямого решения упомянутой проблемы неидентичности транзисторов по мере их миниатюризации, но оно интересно с точки зрения физического понимания процессов в транзисторах на наноуровне. Без такого понимания невозможно продвинуться в создании квантового компьютера, который, по мнению многих исследователей, будет создан на основе нанотехнологий, использующих кремний с примесями единичных атомов.