Transistor med en enda atom skapad


Australiska forskare har lyckats placera en enskild fosforatom med hög precision inuti en kiselkristall och därmed skapat en fungerande transistor som kan bana vägen för framsteg inom kvanttekniken för datorer.

Forskarna, som jobbar på University of New South Wales (UNSW) i Sydney, använde ett sveptunnelmikroskop för att skapa den lilla, fullt funktionella elektroniska apparat.

Forskarna har tidigare av en tillfällighet skapat en transistor bestående av en enda atom, med en felmarginal på omkring 10 nanometer. Det här är första gången en sådan apparat har skapats med perfekt precision, hävdar de.

”Om man vill skapa en praktisk dator på lång sikt måste man kunna sätta in många enskilda atomer i den, och då upptäcker man att separationen mellan atomerna är väldigt kritiskt, så man behöver atomprecision för att göra det”, sade forskaren Michelle Simmons på en film från UNSW.

”Vår grupp har visat att det verkligen är möjligt att sätta in en fosforatom i en silikonmiljö – exakt som vi behöver den – med en precision på atomnivå”, sade Martin Fuechsle, en annan av forskarna från UNSW, i ett pressmeddelande.

De här transistorerna skulle en dag kunna utgöra byggstenarna i en kvantdator.

I artikeln, som publicerades på nätet i Nature Nanotechnology den 19 februari, beskriver forskarna hur de använde STM för att manipulera atomer på ytan av en kiselkristall i en vakuumkammare för att bygga apparaten.

Med användning av en litografisk teknik placerades fosforatomer ut på kiselkristallen och täcktes med ett lager av icke reaktivt väte.

Väteatomerna togs sedan selektivt bort med en mycket fin metallspets i sveptunnelmikroskopet. Fosforatomerna kombinerades med kislet i en kontrollerad kemisk reaktion och strukturen täcktes sedan med ett kisellager.

Ett invecklat system av små, synliga markörer etsades sedan in i ytan för att göra det möjligt för forskarna att linjera metallkontakterna med apparaten och koppla in en elektrisk källa.

Forskarna upptäckte att de elektriska egenskaperna i transistorn överensstämde med de teoretiska förutsägelser som teamet gjort.

För att hålla takten enligt Moores lag – som beskriver en långsiktig trend för datorerna där antalet transistorer som får plats på en integrerad krets fördubblas var 24:e månad – måste subatomära transistorer börja användas år 2020.

Utvecklingen av den här nya enatomstransistorn ligger långt före schemat och kan därför innebära att ett stort kliv i kapaciteten för datorer och digitala apparater är möjligt långt tidigare än förväntat.

Översatt från engelska.