科学:两个原子构成一个隧道二极管

 作者:通技     |      日期:2017-11-19 09:16:13
据纽约Yorktown Heights的IBM Watson研究中心的研究人员称,BOSTON ELECTRONIC设备中的JEFF HECHT可以缩小到原子尺度,从而增加了极小型计算机的可能性 In-Whan Lyo和Phaedon Avouris制造了一种电子器件,称为两个原子之间的隧道二极管,一个位于扫描隧道显微镜的尖端,另一个位于硅表面最小的实验室设备包含数百万个原子,而商业集成电路中的晶体管包含数十亿个原子在他们的实验中,Lyo和Avouris发现了一种称为“负微分电阻”的现象,它允许在某些电子设备中快速切换(Science,vol 245,p 1369)在普通材料中,电流随施加的电压稳定增加在隧道二极管中,电流首先上升然后下降,然后随着电压的增加再次上升,因此电流对电压的曲线具有峰值和谷值 Lyo和Avouris测量的隧道电流是可观的,约为十亿分之一安培,因此总是存在的量子噪声不会干扰测量隧道二极管是由Leo Esaki于1957年发明的体隧道二极管和双原子二极管都依赖于量子效应,电子通过势垒“隧穿”在体隧道二极管中,势垒是半导体器件内的薄层;在双原子二极管中,势垒取决于两个原子的能量状态电流在两个原子之间,电子具有明确的能级,因此在均匀材料中的原子之间无法观察到这种效应,因为它们的能级水平不太明确只有处于不寻常状态的原子才有足够窄的能级在表面上,这些原子必须靠近“杂质”原子或晶体中的缺陷类似地,扫描隧道显微镜探针尖端的原子不受体材料的影响,因此它具有窄的原子能级而不是体内的宽能级为了产生所需的状态,Lyo和Avouris在其硅中添加了硼原子他们发现只有在大约纳米宽度的某些点上出现负微分电阻,其中硼原子产生了狭窄的原子能态不同的电流 - 电压曲线表明涉及不同类型的状态显微镜钨尖上的硅杂质似乎也通过缩小原子的能态来帮助隧道效应该技术不太可能在不久的将来用于实际应用扫描隧道显微镜大而复杂,二极管效应仅适用于表面上的一小部分原子此外,显微镜尖端的结构和组成可随原子移动而改变,从而改变二极管效应然而,实验确实表明原子级装置是可能的,