(a) Imagen de microscopio electrónico de barrido en color del dispositivo medido. La puerta superior de aluminio se utiliza para inducir una capa de electrones bidimensionales en la interfaz de silicio-óxido de silicio debajo de la metalización. La puerta de la barrera está parcialmente debajo de la puerta superior y agota la capa de electrones en la vecindad de los donantes de fósforo (las esferas rojas agregadas a la imagen original). La puerta de barrera también se puede utilizar para controlar la conductividad del dispositivo. Todas las puertas de barrera en la figura forman sus propios transistores individuales. (b) Conductancia diferencial medida a través del dispositivo en un campo magnético de 4 Tesla. Las esferas roja y amarilla ilustran los estados de subida y bajada de un electrón donante que inducen las líneas de alta conductividad claramente visibles en la figura.
(PhysOrg.com) - Investigadores de la Universidad Tecnológica de Helsinki (Finlandia), Universidad de Nueva Gales del Sur (Australia), y la Universidad de Melbourne (Australia) han logrado construir un transistor que funcione, cuya región activa se compone de un solo átomo de fósforo en el silicio. Los resultados se acaban de publicar en Nano letras .
Los principios de funcionamiento del dispositivo se basan en la tunelización secuencial de electrones individuales entre el átomo de fósforo y los conductores de fuente y drenaje del transistor. El túnel se puede suprimir o permitir controlando el voltaje en un electrodo de metal cercano con un ancho de unas pocas decenas de nanómetros.
El rápido desarrollo de las computadoras, que creó la actual sociedad de la información, se ha basado principalmente en la reducción del tamaño de los transistores. Sabemos desde hace mucho tiempo que este desarrollo tiene que ralentizarse críticamente durante las próximas décadas, cuando el empaquetamiento aún más reducido y económico de transistores requeriría que se redujeran a escalas de longitud atómica. En el transistor desarrollado recientemente, toda la corriente eléctrica pasa por el mismo átomo. Esto nos permite estudiar los efectos que surgen en el límite extremo del tamaño del transistor.
"Hace aproximadamente medio año, Yo y uno de los líderes de esta investigación, Prof. Andrew Dzurak, se les preguntó cuándo esperamos que se fabrique un transistor de un solo átomo. Nos miramos sonrió y dijo que ya lo hemos hecho ”, le dice al Dr. Mikko Möttönen. "De hecho, nuestro propósito no era construir el transistor más pequeño para una computadora clásica, sino un bit cuántico que sería el corazón de una computadora cuántica que se está desarrollando en todo el mundo ”, él continúa.
Los problemas que surgen cuando el tamaño de un transistor se reduce hacia el límite último se deben a la aparición de los llamados efectos mecánicos cuánticos. Por un lado, Se espera que estos fenómenos desafíen el funcionamiento habitual de los transistores. Por otra parte, Permiten un comportamiento clásicamente irracional que puede, en principio, aprovecharse para una informática conceptualmente más eficiente, computación cuántica.
La fuerza impulsora detrás de las mediciones informadas ahora es la idea de utilizar el grado de libertad de giro de un electrón del donante de fósforo como un bit cuántico, un qubit. Los investigadores pudieron observar en sus experimentos estados de rotación hacia arriba y hacia abajo para un solo donante de fósforo por primera vez. Este es un paso crucial hacia el control de estos estados, es decir, la realización de un qubit.
Más información: Se ha publicado un artículo de investigación original en Nano letras el 1 de diciembre 2009:Espectroscopía de transporte de donantes de fósforo únicos en un transistor de nanoescala de silicio, Kuan Yen Tan, Kok Wai Chan, Mikko Möttönen, Andrea Morello, Changyi Yang, Jessica van Donkelaar, Andrew Alves, Juha-Matti Pirkkalainen, David N. Jamieson, Robert G. Clark, y Andrew S. Dzurak, Nano Lett. , Artículo lo antes posible, DOI:10.1021 / nl901635j
Proporcionado por la Universidad Tecnológica de Helsinki
