`

СПЕЦИАЛЬНЫЕ
ПАРТНЕРЫ
ПРОЕКТА

Архив номеров

Как изменилось финансирование ИТ-направления в вашей организации?

Best CIO

Определение наиболее профессиональных ИТ-управленцев, лидеров и экспертов в своих отраслях

Человек года

Кто внес наибольший вклад в развитие украинского ИТ-рынка.

Продукт года

Награды «Продукт года» еженедельника «Компьютерное обозрение» за наиболее выдающиеся ИТ-товары

 

Леонид Бараш

Построен транзистор из одной молекулы и нескольких атомов

+22
голоса

Команда физиков из Paul-Drude-Institut für Festkörperelektronik (PDI), Freie Universität Berlin (FUB), Германия, NTT Basic Research Laboratories (NTT-BRL), Япония, и Военно-морской исследовательской лаборатории США (NRL) использовала сканирующий туннельный микроскоп, чтобы создать транзистор, состоящий из одной молекулы и небольшого количества атомов. Наблюдаемая работа транзистора заметно отличается от условно ожидаемого поведения, что может быть важным для будущих технологий, а также для фундаментальных исследований электронного транспорта в молекулярных наноструктурах.

У транзисторов есть канал между двумя внешними контактами и управляющий электрод (затвор) для модуляции тока через канал. В транзисторах масштаба атомов этот ток чрезвычайно чувствителен к одиночным электронам, «перескакивающим» через дискретные энергетические уровни. Одноэлектронный транспорт в молекулярных транзисторах изучался ранее с помощью подходов «сверху-вниз», таких как литография и разорванные переходы. Но атомарно точное управления затвором, что имеет решающее значение для работы транзистора на наименьшей шкале размеров, с этими подходами невозможно.

Команда использовала высокостабильный сканирующий туннельный микроскоп (СТМ), чтобы создать транзистор, состоящий из одной органической молекулы и положительно заряженных ионов металлов, позиционируя их с помощью зонда СТМ на поверхности кристалла арсенида индия (InAs). Киеси Канизава (Kiyoshi Kanisawa), физик из NTT-BRL, использовал технику молекулярно-лучевой эпитаксии, чтобы подготовить эту поверхность. Впоследствии такой подход позволил исследователям, во-первых, собрать электрические затворы из одного и более заряженных атомов с атомной точностью и, во-вторых, поместить молекулы в различных желаемых позициях, близких к затворам. Стефан Фельш (Stefan Fölsch), физик из PDI, который возглавлял команду, пояснил, что "молекула слабо связана с шаблоном InAs. Поэтому, когда мы помещаем зонд СТМ очень близко к молекуле и прикладываем напряжение смещения к переходу зонд-образец, одиночные электроны могут туннелировать между шаблоном и наконечником, перескакивая через почти невозмущенные молекулярные орбитали, подобно тому, как работают квантовые точки, стробированные внешним электродом. В нашем случае близость заряженных ионов обеспечивает электростатический потенциал затвора, который регулирует поток электронов и зарядовое состояние молекулы".
Но есть существенная разница между обычной полупроводниковой квантовой точкой, включающий, как правило, сотни или тысячи атомов, и данным случаем поверхностносвязанной молекулы. Стивен Эрвин (Steven Erwin), физик из NRL и эксперт в теории функционала плотности, отметил, что "молекула принимает различные вращательные ориентации в зависимости от ее зарядового состояния. Мы предсказывали это на основе расчетов из основных принципов и подтвердили это, получив изображение молекулы с помощью СТМ". Эта связь между зарядом и ориентацией оказывает значительное влияние на поток электронов через молекулу, проявляясь в большом зазоре проводимости при низких напряжениях смещения. Пит Брувер (Piet Brouwer), физик FUB и эксперт в квантовой теории переноса, сказал, что "это интригующее поведение выходит за рамки установленной картины переноса заряда через стробированную квантовую точку. Вместо этого мы разработали общую модель, которая учитывает связанные электронную и ориентационную динамики молекулы". Этот простая и физически прозрачная модель полностью воспроизводится экспериментально наблюдаемыми характеристиками одномолекулярного транзистора.

Совершенство и воспроизводимость, предлагаемые этими созданными СТМ транзисторами, позволит исследование элементарных процессов с участием тока через отдельные молекулы на фундаментальном уровне. Понимание и управления этими процессами и новые виды поведения, к которому они могут привести, будут иметь большое значение для интеграции устройств на основе молекул с существующими полупроводниковыми технологиями.

Построен транзистор из одной молекулы и нескольких атомов

СТМ-изображение молекулы фталоцианина, центрированной внутри шестиугольника, собранного из двенадцати атомов индия на поверхности арсенида индия. Положительно заряженные атомы обеспечивают электростатический затвор одномолекулярного транзистора

+22
голоса

Напечатать Отправить другу

Читайте также

 
 
IDC
Реклама

  •  Home  •  Рынок  •  ИТ-директор  •  CloudComputing  •  Hard  •  Soft  •  Сети  •  Безопасность  •  Наука  •  IoT