Направиха транзистор от един атом

Австралийски физици създадоха първият в света прецизен работещ едноатомен транзистор, поставен в силициев кристал. Уникалното постижение на учените от Университета в Нов Южен Уелс (UNSW) е описано в сп. Nature Nanotechnology.

Активният компонент на миниатюрната система се състои от единичен фосфорен атом, който е поставен между електроди и електростатични микроконтролери. Чипът е създаден с безпрецедентно ниво на точност, което може един ден да го превърне в основния компонент на бъдещите квантови компютри – устройства, чиято изчислителна мощ ще надвишава многократно тази и на най-мощните суперкомпютри днес.

Досега транзисторите от единичен атом бяха създавани по-скоро в резултат на случайност – или бе създаван един работещ чип сред множество нефункциониращи, или многоатомно устройство бе настройвано успешно до едноатомно.

Микроскопичното устройство дори разполага с миниатюрни маркери, гравирани върху повърхността, към които могат да се поставят метални клеми и да се приложи напрежение. Транзисторът е забележителен и с факта, че неговите електронни характеристики отговарят много точно на теоретично прогнозираните, обясняват авторите на изследването.

Екипът на UNSW използвал сканиращ тунелен микроскоп (STM), с който наблюдавал и обработил атомите, разположени върху повърхността на силициевия кристал, поставен във вакуумна камера. Използвайки процес на литография, те поставили фосфорните атоми във функционалната част на кристала и след това го покрили с нереактивен слой водород.

Впоследствие част от водородните атоми били селективно премахнати в точно определени области с помощта на свръхостър метален връх, а атомите на фосфора били вградени в силициевата повърхност благодарение на контролирана химична реакция.

Накрая цялата структура била капсулирана със силициев слой и била свързана към електрическа верига благодарение на сложна система от подравнени маркери.

Технологичният пробив на физиците от UNSW оборва прогнозата, че транзисторите ще достигнат размерите на единични атоми чак през 2020 г. Тези прогнози са направени въз основа на известния закон на Мур, според който компонентите в компютърните чипове удвояват броя си на всеки 18 месеца.