Tranzisztor készült egyetlen foszforatomból

A sydney-i University of New South Wales kutatóinak áttöréséről számol be a Nature Nanotechnology tudományos folyóirat legfrissebb száma. Az egyetlen foszforatomból álló tranzisztor különlegességét az adja, hogy a fizikusoknak sikerült olyan módszert kikísérletezni, amellyel az eszköz reprodukálható, kvázi "gyártható" - igaz, a tranzisztor előállításához és működéséhez 1 Kelvinnél alacsonyabb hőmérsékletre és pásztázó alagútmikroszkópra is szükség van, vagyis tömeggyártásról, kereskedelmi alkalmazásról egyelőre nem érdemes beszélni.

A korábban dokumentált egyatomos tranzisztorok létrejöttéhez némi szerencsére is szükség volt: a kutatóknak több eszközt kellett elkészíteniük, amelyek közül ki kellett választaniuk a működőképes darabokat. "Ez az eszköz azonban tökéletes. Ez az első eset, amikor valaki ilyen precizitással pozicionált egy atomot a szubsztrátban" - mondja Michelle Simmons professzor, az egyetem kvantumszámítástechnikai kutatóintézetének munkatársa. "A csapatunk bebizonyította, hogy valóban lehetséges egyetlen foszforatomot néhány atomi pontossággal pontosan oda pozicionálni ahová akarjuk" - tette hozzá Dr. Martin Fuechsle, a kutatásról készült tudományos cikk vezető szerzője.

Nyerd meg az 5 darab, 1000 eurós Craft konferenciajegy egyikét! A kétnapos, nemzetközi fejlesztői konferencia apropójából a HWSW kraftie nyereményjátékot indít.

Az egyetlen atomból álló tranzisztor létrehozásához a kutatók a szilíciumot hidrogénatomokból álló réteggel vonták be, majd a pásztázó alagútmikroszkóp segítségével egy előre megrajzolt minta alapján eltávolítottak néhány atomot, így létrejött négy, páronként merőleges szilíciumcsík és középütt egy csupán hat atomnyi rés. Ezt követően foszforgázban felmelegítették az eszközt, a foszforatomok pedig reakcióba léptek a hidrogénnel és a mintának megfelelően "beágyazódtak". Az eredmény egyetlen foszforatom, amelyet négy foszforelektróda vesz körül. Dr. Fuechsle szerint a létrehozott eszköz azért is figyelemre méltó, mert elektronikai jellemzői egybeesnek azzal, amelyet a csapatban dolgozó elméleti fizikusok korábban megjósoltak.

Az egymással szembeni elektródapárokra feszültséget kapcsolva a merőleges elektródákon keresztül is megindult az áram, a középpontban levő foszforatom tranzisztorként működött. Igaz, az eszköz csak 1 Kelvin fok alatti hőmérsékleten működik és a létrehozása is rendkívül bonyolult, ugyanakkor a kutatók úgy gondolják, rövidesen a chipgyártóknak ilyen vagy ehhez hasonló módszereket kell bevetniük a tranzisztorok előállításához, ha életben akarják tartani a Moore-törvényt, amely szerint az egy lapkára integrálható tranzisztorok száma 18-24 havonta duplázódik. A félvezetőipar 2020 körül érkezhet el oda, hogy egy tranzisztor méretét atomi szintre kell zsugorítsa.