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科學家打造出微型晶體管:寬度只有頭發的1/25000
文章來源:新材料在線     點擊數: 次     更新時間:2021-12-27 14:57

 一個國際研究小組通過利用一個插入電子顯微鏡的獨特工具創造出了一個只有人的頭發寬度1/25000的晶體管。這項研究已發表在《科學》上,來自日本、中國、俄羅斯和澳大利亞的研究人員參與了這項于五年前開始的項目。

 

領導該研究項目的昆士蘭大學材料科學中心聯合主任Dmitri Golberg教授指出,這項成果是一個“非常有趣的基礎性發現”,它可以為未來開發微小的晶體管并用于未來幾代的先進計算設備引路。

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Golberg教授表示:“在這項工作中,我們已經表明有可能控制單個碳納米管的電子特性。”

研究人員通過同時施加一個力和低電壓、加熱由幾層組成的碳納米管直到外管殼分離并只留下一個單層納米管創造出了這個微型晶體管。

其中,熱量和應變改變了納米管的“相似性”,這意味著碳原子連接在一起形成納米管壁的單原子層的模式被重新排列。

連接碳原子的新結構的結果是,納米管被轉化為一個晶體管。

來自莫斯科國立科技大學的Golberg教授的團隊成員則創建了一個理論,其解釋了在晶體管中觀察到的原子結構和特性的變化。

研究論文的第一作者、來自日本國際材料納米架構中心的Dai-Ming Tang博士則表示,這項研究證明了操縱納米管的分子特性來制造納米級電氣設備的能力。Tang博士于五年前開始從事該項目。

Tang博士表示:“半導體碳納米管在制造高能效的納米晶體管以構建超越硅的微處理器方面非常有發展前景。然而,控制單個碳納米管的手性仍是一個巨大的挑戰,它獨特地決定了原子的幾何形狀和電子結構。在這項工作中,我們通過加熱和機械應變來改變金屬納米管段的局部手性、設計并制造了碳納米管分子內晶體管。”

Golberg教授指出,在展示創造微小晶體管的基礎科學方面的研究是朝著建立超越硅微處理器邁出的有希望的一步。

晶體管用于切換和放大電子信號,通常被稱為包括計算機在內的所有電子設備的“構建塊”。比如蘋果說的,為未來iPhone手機提供動力的芯片包含有150億個晶體管。

幾十年來,計算機行業一直專注于開發越來越小的晶體管,但又不得不面對硅的限制。

近年來,研究人員在開發納米晶體管方面取得了重大進展,這種晶體管非常小,數以百萬計的晶體管可以裝在一個針頭上。

“將晶體管微型化到納米尺度是現代半導體工業和納米技術的一個巨大挑戰。目前的發現,盡管對于大規模生產微小的晶體管來說并不實用,但還是展示了一種新穎的制造原理并為使用納米管的熱力學處理來獲得具有所需特性的最小的晶體管開辟了新的前景,”Golberg教授說道。

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