分子大小的電晶體新鮮出爐
- 發佈時間：2015-07-23 12:29:31 來源：科技日報 責任編輯：羅伯特
科技日報北京7月22日電（記者陳丹）在一個砷化銦晶體上，12個帶正電的銦原子環繞著一個酞菁染料分子，這就是科學家最新研製的分子大小的電晶體。按照摩爾定律的硬限制，這很可能是一個電晶體所能達到的最小尺寸。
新型電晶體是由德國PDI固體電子學研究所、柏林自由大學、日本NTT基礎研究實驗室和美國海軍研究實驗室研究人員組成的國際團隊開發的。這一發表在科學期刊《自然·物理》上的最新成果朝著量子計算邁出一大步。
構成電晶體的每個銦原子的直徑是167皮米（0.167奈米），比目前的最小電路——IBM公司剛剛推出的7奈米晶片（電晶體尺寸為7奈米）要小42倍。人類髮絲厚度為10萬奈米，大約是銦原子尺寸的60萬倍；紅血球直徑6000奈米，是它的36000倍；甚至只有2.5奈米寬的DNA鏈，大小也達到了銦原子的15倍。
在這樣的原子尺度上，電子流通常很難得到可靠地控制，電子會跳到電晶體外，導致電晶體無效。英國《衛報》網站21日報道稱，研究團隊使用一個掃描隧道電子顯微鏡，將銦原子放置在精確位置上，並對通過柵極的電子流進行控制。他們意外發現，位於電晶體中心的酞菁染料分子的方向是由其電荷決定的，這意味著，與傳統電晶體只有一種簡單的類似開關的狀態相比，新型電晶體可能並不只限於此。
研究證明，通過精確控制原子來創建一個比現有任何其他量子系統都要小的電晶體是可能的，它也為進一步研究如何將這些微電晶體應用於處理能力超過目前水準幾個數量級的電腦和系統打開了大門。
摩爾定律説，積體電路上可容納的元器件的數目約每隔18個月到24個月便會增加一倍，性能也將提升一倍。晶片上整合的電晶體越多，其功能越強大。目前最新款電腦晶片已經突破7奈米尺度，向更小型化發展越來越難。雖然單分子電晶體距離整合到晶片中還很遙遠，但這項新研究仍將有助於下一代電腦——量子電腦的開發。
