p Este é um transistor de átomo único:imagem de microscópio de tunelamento de varredura em perspectiva 3D de uma superfície de silício hidrogenado. O fósforo será incorporado nas regiões sombreadas em vermelho dessorvido seletivamente com uma ponta STM para formar condutores elétricos para um único átomo de fósforo modelado precisamente no centro. Crédito:ARC Center for Quantum Computation and Communication, na UNSW.
p Em um feito notável de microengenharia, Os físicos da UNSW criaram um transistor funcional que consiste em um único átomo colocado precisamente em um cristal de silício. p O minúsculo dispositivo eletrônico, descrito hoje em um artigo publicado na revista
Nature Nanotechnology , usa como seu componente ativo um átomo de fósforo individual padronizado entre eletrodos de escala atômica e portas de controle eletrostático.
p Esta precisão atômica sem precedentes pode render o bloco de construção elementar para um futuro computador quântico com eficiência computacional incomparável.
p Até agora, transistores de átomo único foram realizados apenas por acaso, onde os pesquisadores tiveram que pesquisar em muitos dispositivos ou ajustar dispositivos multi-átomos para isolar um que funcionasse.
p “Mas este aparelho é perfeito”, diz a professora Michelle Simmons, líder do grupo e diretor do Centro ARC para Computação Quântica e Comunicação da UNSW. "Esta é a primeira vez que alguém mostra o controle de um único átomo em um substrato com este nível de precisão precisa."
Em um feito notável de microengenharia, Os físicos da UNSW criaram um transistor funcional que consiste em um único átomo colocado precisamente em um cristal de silício. Crédito:UNSWTV p O dispositivo microscópico ainda tem pequenos marcadores visíveis gravados em sua superfície para que os pesquisadores possam conectar contatos de metal e aplicar uma voltagem, diz o pesquisador e autor principal, Dr. Martin Fuechsle, da UNSW.
p "Nosso grupo provou que é realmente possível posicionar um átomo de fósforo em um ambiente de silício - exatamente como precisamos - com precisão quase atômica, e, ao mesmo tempo, registrar portas, " ele diz.
p O dispositivo também é notável, diz o Dr. Fuechsle, porque suas características eletrônicas correspondem exatamente às previsões teóricas realizadas com o grupo do Professor Gerhard Klimeck na Purdue University nos Estados Unidos e o grupo do Professor Hollenberg na University of Melbourne, os co-autores do artigo.
p A equipe UNSW usou um microscópio de tunelamento de varredura (STM) para ver e manipular átomos na superfície do cristal dentro de uma câmara de ultra-alto vácuo. Usando um processo litográfico, eles padronizaram átomos de fósforo em dispositivos funcionais no cristal e os cobriram com uma camada não reativa de hidrogênio.
p Os átomos de hidrogênio foram removidos seletivamente em regiões precisamente definidas com a ponta de metal superfina do STM. Uma reação química controlada incorporou átomos de fósforo na superfície do silício.
p Finalmente, a estrutura foi encapsulada com uma camada de silício e o dispositivo contatado eletricamente usando um sistema intrincado de marcadores de alinhamento no chip de silício para alinhar conectores metálicos. As propriedades eletrônicas do dispositivo estavam em excelente acordo com as previsões teóricas para um único transistor de átomo de fósforo.
p Prevê-se que os transistores atingirão o nível de um único átomo por volta de 2020 para manter o ritmo com a Lei de Moore, que descreve uma tendência contínua em hardware de computador que vê o número de componentes do chip dobrar a cada 18 meses.
p Este grande avanço desenvolveu a tecnologia para tornar isso possível bem antes do previsto e oferece informações valiosas aos fabricantes sobre como os dispositivos se comportarão quando atingirem o limite atômico, diz o professor Simmons.
