Микротранзисторы

Группами австралийских учёных из университета Нового Южного Уэльса (University of New South Wales - UNSW), возглавляемой профессором Мишель Симонс, и Висконсина в Мэдисоне - UW Madison, недавно был создан транзистор из 7-ми атомов. Хотя этот транзистор не самый маленький — например, ещё два года назад в Мичиганской лаборатории был создан транзистор из 1 атома. Но этот образец имеет шансы перейти в серийное производство, впрочем сам образец сам был создан вручную. Транзистор — основа современной микроэлектроники. Транзистором называется устройство, в котором сила тока в цепи эмиттер-коллектор управляется с помощью изменения силы тока или напряжения на дополнительном входе — базе транзистора. В современной компьютерной технике используются устройства, называемые интегральными схемами, которые содержат миллионы транзисторов — как правило, выполнены по технологии МОП или MOSFET. В таких транзисторах в качестве материала используется кремний или другой полупроводник, в который добавляются примеси, а также оксиды металлов. В 1965 году один из основателей компании Intel — Гордон Мур — сформулировал закон, согласно которому число транзисторов на чипе одного и того же размера и одной и той же стоимости должно удваиваться. В течении десятилетий этот закон выполнялся, однако в последнее время скорость роста производительности компьютеров стала понижаться. Причиной этому стало то, что размер транзисторов стал таким маленьким, что стало трудно их изготавливать. Изобретение атомных транзисторов призвано продлить действие закона Мура. В транзисторе, разработанном учеными из Центра квантовой вычислительной техники (CQCT) Университета Нового Южного Уэльса (UNSW), в качестве материала используются атомы фосфора, при этом сами транзисторы и связи между ними предполагается располагать на кристалле из кремния.

Для сбора транзистора был использован сканирующий туннельный микроскоп (СТМ). Первоначально СТМ применялся исключительно для наблюдения за отдельными атомами, но потом оказалось, что его можно использовать и для их перемещения. Дело в том, что при превышении рабочего напряжения в процессе туннелирования отдельные атомы изучаемого вещества могут перескакивать на зондирующую иглу, на которой их можно перенести в другое место и "сбросить", понизив напряжение. Именно так в 1990 году поступили сотрудники IBM из центра в Калифорнии - Дон Айглер (Don Eigler) и Эрхард Швайцер (Erhard Schweizer), выложив название своей фирмы из 35-и атомов ксенона на никелевой пластине. Практическое применение этой технологии, как видим, нашлось лишь спустя двадцать лет. Всего в фосфорном транзисторе 7 атомов. Напомним, что размер транзисторов, создаваемых по 22 нанометровому процессу, составляет 42 атома в ширину. Разработка таких устройств — прямой путь к созданию квантовых компьютеров, которые благодаря использованию квантовых эффектов, например, квантового параллелизма, смогут по производительности превзойти современные суперкомпьютеры мира. Впрочем, закон Мура наверняка перестанет выполняться не позже, чем через 75 лет. Это произойдет из-за того, что компьютеры приблизятся к минимально возможному времени выполнения одной вычислительной операции и уменьшить его еще больше будет невозможно. Ссылка на пресс-релиз Статья самих учёных на Nature Nanotechnology.