世界最小電晶體問世

2020-12-06 科學網
世界最小電晶體問世
只有1個原子厚、10個原子寬；論文發表於《科學》

英國研究人員展示其研究樣本 

北京時間4月21日消息，據美國連線雜誌報導，目前，英國研究人員研製世界上最小的電子電晶體，其厚度為1個原子，直徑10個原子。

 

這項最新研製的新型電子電晶體比之前32納米矽材料電子電晶體小3倍，英國曼徹斯特大學研究人員科斯特亞·諾沃舍羅夫說，「這種電子電晶體可用於任何半導體製造。」他和另一位合著作者將該研究報告發表在《科學》雜誌上。

 

電子電晶體形式的邏輯門可加強計算處理能力。根據摩爾定律，每隔24個月，集成電路上的電晶體的數量將翻番，從而不斷提升計算機性能。然而當前電子電晶體材料發展受限，只能採用矽作為材料。目前矽材料只能維持未來10年的摩爾定律發展。現在，最新研製的採用石墨烯(graphene)材料製成的電子電晶體或許可以使摩爾定律延續發展更久。

 

這種由石墨烯製成的電晶體是諾沃舍羅夫帶領的研究小組於2004年研製發現的，該電晶體的厚度僅有1個原子，它是由錯綜複雜的石墨烯碳原子構成，具有很好的傳導性能。

 

當矽電晶體技術直徑達到10納米以下，將意味著採用矽作為電晶體的摩爾定律已發展到了盡頭，矽將不再適合作為未來電晶體製成的首選材料。目前石墨烯正積極開發直徑10納米以下等級的電晶體，研究人員稱他們最新研製尚未生產的石墨烯電晶體直徑為1納米寬。

 

諾沃舍羅夫說，「從物理學觀點來看，石墨烯就是一個金礦。科學家可以對此研究很長時間。」研究人員使用標準半導體製作工藝研製了石墨烯電晶體，他們使用一小片石墨烯，並採用電子束平版印刷術雕刻出電路。在石墨烯片中心保留著一個帶有微小圓籠(circular cage)的量子點，電壓可以改變量子點的傳導率，使它們像標準場效應電晶體的存儲邏輯狀態。

 

目前矽電晶體的最小直徑為20納米，諾沃舍羅夫稱，該研究小組近期研製1納米直徑的石墨烯電晶體，這是迄今世界上最小的電晶體。

 

諾沃舍羅夫強調指出，目前不可能生產大量的石墨烯，以當前的技術只能生產100微米直徑的石墨烯晶體，這一規格遠小於Intel公司的工業生產標準。但是科學家認為批量生產石墨烯晶體技術在未來是可以實現的。他稱，或許在未來幾年就可以解決石墨烯晶體生產問題。

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