Bóng bán dẫn tối thiểu
Nov 05, 2019| Luôn sạc an toàn với SChitec
Bóng bán dẫn tối thiểu
Giờ Bắc Kinh ngày 26 tháng 5 năm 2010 Theo mạng lưới tổ chức vật lý học, các nhà khoa học Mỹ và Úc đã chế tạo thành công bóng bán dẫn nhỏ nhất thế giới - một "chấm lượng tử" gồm 7 nguyên tử trên bề mặt silicon đơn tinh thể, đánh dấu chúng ta đã tiến được một bước quan trọng hướng tới một kỷ nguyên mới của sức mạnh tính toán. Chấm lượng tử là các tinh thể phát quang có kích thước nanomet, đôi khi được gọi là “nguyên tử nhân tạo”. Mặc dù chấm lượng tử này rất nhỏ và chỉ dài 4 phần tỷ mét nhưng nó là một thiết bị điện tử hoạt động tốt và là thiết bị điện tử đầu tiên trên thế giới được tạo ra có chủ ý bằng nguyên tử. Nó không chỉ có thể được sử dụng để điều chỉnh và kiểm soát dòng điện của các thiết bị như bóng bán dẫn thương mại, nó còn đánh dấu một bước quan trọng trong kỷ nguyên mới của thu nhỏ quy mô nguyên tử và máy tính siêu mạnh, tốc độ cực cao.
Một nhóm các nhà nghiên cứu chung từ Trung tâm Công nghệ Máy tính Lượng tử (CQCT) tại Đại học New South Wales ở Úc và Đại học Wisconsin-Madison trong số mới nhất của tạp chí Công nghệ nano Tự nhiên đã mô tả chi tiết những phát hiện này. Giáo sư Michelle Simmons, giám đốc Trung tâm Công nghệ Máy tính Lượng tử, người tham gia nghiên cứu, cho biết: “Tầm quan trọng của thành tựu này là chúng ta không quan sát nguyên tử hay quan sát nguyên tử dưới kính hiển vi mà thao tác với từng nguyên tử, đặt nó lên trên”. bề mặt với độ chính xác nguyên tử để tạo ra một thiết bị điện tử có thể hoạt động được."
"Nhóm nghiên cứu Australia đã có thể tận dụng tối đa silicon tinh thể để chế tạo các thiết bị điện tử. Chúng tôi đã thay thế bảy nguyên tử silicon bằng phốt pho tinh thể trên silicon tinh thể và đạt được độ chính xác đáng kinh ngạc. Đây là một thành tựu công nghệ quan trọng, cho thấy việc chế tạo ra chiếc máy tính tối tân." ... 'Một bước lượng tử trong tính khả thi của một máy tính lượng tử làm từ các nguyên tử silicon." Kỹ thuật đặt các nguyên tử lên bề mặt của một vật thể—kính hiển vi quét đường hầm—đã có từ hai mươi năm nay. Trước đó, không ai có thể sử dụng công nghệ này để chế tạo các thiết bị điện tử có độ chính xác nguyên tử và sau đó xử lý chúng để lấy đầu vào điện tử từ thế giới vi mô.
Giáo sư Simmons cho biết: "Thiết bị điện tử nhỏ đến mức nào? Chúng tôi đang xác minh giới hạn của nó. Máy tính đầu tiên của Úc được ra mắt vào năm 1949, nó chiếm toàn bộ căn phòng, bạn chỉ có thể cầm các bộ phận bằng tay. Ngày nay, bạn có thể đặt máy tính lên." lòng bàn tay của bạn, và đường kính của nhiều bộ phận thậm chí còn bằng một phần nghìn đường kính của một sợi tóc."
"Bây giờ chúng tôi đã trình diễn thiết bị điện tử đầu tiên trên thế giới được sản xuất một cách có hệ thống trên quy mô silicon bằng silicon. Điều này không chỉ có ý nghĩa đặc biệt đối với người dùng máy tính mà còn cực kỳ quan trọng đối với tất cả người dân Úc. Trong 50 năm qua, việc thu nhỏ thiết bị điện tử đã được thực hiện một yếu tố chính thúc đẩy sự tăng trưởng nhanh chóng của năng suất kinh tế toàn cầu. Nghiên cứu của chúng tôi cho thấy quá trình này có thể tiếp tục."
Mục tiêu chính của Nhóm nghiên cứu chung Mỹ-Úc là tạo ra máy tính lượng tử từ nguyên tử silicon. Người Úc có nguồn nhân lực đặc biệt trong lĩnh vực này và là những người dẫn đầu thế giới. Thiết bị điện tử mới này cho thấy công nghệ chế tạo thiết bị được sản xuất và đo lường ở quy mô nguyên tử đã bắt đầu.
Hiện tại, chiều dài của cổng bóng bán dẫn thương mại (thiết bị cho phép bóng bán dẫn hoạt động như một bộ khuếch đại dòng điện hoặc công tắc) là khoảng 40 nanomet (1 nanomet tương đương với một phần tỷ mét), và nghiên cứu nhóm tại Trung tâm Công nghệ Máy tính Lượng tử đang phát triển. Một thiết bị có chiều dài chỉ 0,4 nanomet.
Giáo sư Simmons chỉ ra rằng 20 năm trước, Don Eigler và Erhard Schweizer đã tạo ra logo IBM bằng các nguyên tử helium tại Trung tâm nghiên cứu Almaden của IBM. Đây cũng là logo nhỏ nhất thế giới vào thời điểm đó. Cả hai đã sử dụng kính hiển vi quét đường hầm để đặt 35 nguyên tử helium lên bề mặt niken, đánh vần ba chữ cái “IBM”. [4]
Bài báo nghiên cứu của Aigle và Schweitzer đã được xuất bản trên tạp chí Nature và họ viết: “Các nguyên tắc cơ bản của việc thu nhỏ thiết bị là hiển nhiên”. Cả hai cũng đã cảnh báo nhiều lần trong bài báo và cuối cùng kết luận: “Triển vọng về mạch logic quy mô nguyên tử và các thiết bị khác còn rất xa với chúng ta”. Giáo sư Simmons cho biết: “Những điều tưởng chừng như xa vời lúc bấy giờ giờ đã trở thành Hiện thực. Chúng ta có thể sử dụng kính hiển vi này không chỉ để quan sát hay thao tác với nguyên tử mà còn chế tạo được thiết bị nguyên tử chính xác với 7 nguyên tử, để có thể hoạt động trong môi trường thực tế. "