محققان TU Delft و FOM Foundation در هلند توانستند انتقال از میان یک اتم در یک ترانزیستور، را با موفقیت اندازه‌گیری کنند، این تحقیق توانسته دیدگاه‌های جدیدی درباره رفتارهای اتم‌های دوپ‌کننده در سیلیکون‌ها ایجاد کند.
بررسی رفتار اتم دوپ‌کننده در سیلیکون
۲۰ دی- محققان TU Delft و FOM Foundation در هلند
توانستند انتقال از میان یک اتم در یک ترانزیستور، را با موفقیت
اندازه‌گیری کنند؛ این تحقیق توانسته است دیدگاه‌های جدیدی درباره رفتارهای
اتم‌های دوپ‌کننده در سیلیکون‌ها ایجاد کند.
در این کار محققان قادر به اندازه‌گیری و دستکاری یک اتم دوپ‌کننده در یک
محیط نیمه‌‌رسانای واقعی، بودند. رفتار فردی اتم‌های دوپ‌کننده مانعی برای
در صنعت الکترونیک می‌باشد. زیرا کوچکتر‌سازی در صنعت الکترونیک از
نیمه‌‌رساناها (عموماً سیلیکون) که حاوی این اتم‌ها هستند، استفاده می‌شود.
البته وجود این اتم‌ها برای ایجاد خواص دلخواه در سیلیکون ضروری است. با
توجه به روند رو به رشد کوچک‌سازی شرایطی ایجاد شده است که با وجود تولید
تراشه‌‌ها در شرایط کاملاً یکسان باز هم خواص آنها با هم متفاوت باشد.
تعداد اتم‌های دوپ‌کننده در ترانزیستورها به حدی کم است
که به نظر گسسته می‌آیند. مکان و اثر هر یک از این اتم‌های مجزا می‌تواند
بر عملکرد کل ترانزیستور تأثیر بگذارد و این نکته باعث می‌شود که
ترانزیستورهایی که در شرایط کاملاً یکسان ساخته شده‌اند رفتار یکسانی
نداشته باشند. این مسئله هشداری جدی برای صنعت الکترونیک است، که قبل از
این نیز وجود داشته است.
محققانی همچون سِلیر، لانس برگن، کارو و روژ، از مؤسسه فناوری‌نانو TU
Delft kavli وFOM Foundation توانستند یک تک اتم دوپ‌کننده را در یک محیط
واقعی نیمه‌‌رسانا اندازه‌گیری کنند.
این محققان موفق به انتقال بار از
میان یک تک اتم شده‌اند. آنها همچنین موفق به اندازه‌گیری و دستکاری
رفتارهای مکانیک کوانتومی یک تک اتم دوپ‌کننده نیز شده‌اند. به عنوان مثال
آنها موفق شده‌اند یک یا دو الکترون را در یک تراز خاص از اتم‌ها قرار
دهند. محققان دلف (Delft) از یک ترانزیستور صنعتی پیشرفته (MOSFET) استفاده
کرده‌اند. در این ترانزیستور که حاوی نانوسیم‌های سیلیکونی با طول تقریبی
۳۵ نانومتر است، جریان الکتریکی از میان یک تک اتم دوپ‌کننده عبور می‌کند.
نانوسیم‌ها به گیت متصل می‌شوند؛ این محققان با اعمال یک ولتاژ به گیت،
الکترون‌ها را قادر به عبور از میان این اتم آرسنیک می‌کنند (از سورس تا
درین) . محققان با اندازه‌گیری‌های دقیق‌تر رفتار جریان‌های الکتریکی،
اثرات قابل توجهی را مشاهده نمودند.
این تحقیقات اگر چه نتوانست راه‌حل سریعی برای حل مشکلات موجود مربوط به
کوچک‌سازی ارائه دهد اما توانست دیدگاه‌های وسیع‌تری را در مقیاس صنعتی
نسبت به رفتار (مکانیک کوانتومی) ترانزیستورها در ابعاد نانومتری ایجاد
کند. تحقیقات انجام شده از نظر فیزیک محض بسیار جالب است.
این ترانزیستور نه تنها دیدگاه‌های جدیدی در مورد اتفاقات فیزیک اتمی در
جامدات ایجاد کرد بلکه ساختار آن، بسیار شبیه به ساختاری است که برای ساخت
نوع خاصی از رایانه‌های کوانتومی مورد نیاز است. این دسته از رایانه‌ها که
توسط کان (Kane) طراحی شده‌اند هنوز در مرحله تئوری به سر می‌برند و اساس
کار آنها نیز بر اتم‌های دوپ‌کننده موجود در سیلیکون‌ها استوار است.
این محققان یافته‌های خود را در Physical Review Letters به چاپ
رسانیده‌اند.
