ムーアの法則を生かし続ける1原子トランジスタ

ムーアの法則を保つために、研究者らは、半導体とコンピュータのビルディングブロックであるトランジスタの単原子バージョンを組み立てるための繰り返し可能な技術を開発した;研究者は、走査型トンネル顕微鏡単一の赤リン原子と、制御ゲートおよび電極のための電気リードとを含む。

研究者は、単一の赤リン原子と制御ゲートと電極のための電気的なリードを含む走査型トンネリング顕微鏡を用いて単原子トランジスタを作製することができた;(クレジット:University of New South Wales)

研究者は、より小型で強力なコンピュータを追求するために、原子レベルまで下がっています。

オーストラリアのニューサウスウェールズ大学は、この小さなビルディングブロックを使用するコンピューティングデバイスにつながる可能性のある、再現可能な方法を使用して単原子トランジスタを製造したと発表しました。

約2年前に、ヘルシンキ工科大学、ニューサウスウェールズ大学、オーストラリアのメルボルン大学の研究チームが、シリコンの単一のリン原子の周りに設計された単原子トランジスタの作成を発表しました。

Nature Nanotechnology誌に掲載された新しい論文では、このタイプのトランジスタを非常に正確に制御する手法について説明しています。ニューサウスウェールズ大学のグループによると、この方法を自動化して単原子トランジスタを製造できる可能性が開かれている。

私たちが行った研究では、原子精度で、この単一の原子をデバイス内に配置しているということが、独特のものです」と、ラボのMartin Fuechsle(ビデオ)は述べています。制御ゲートおよび電極を含む他の構成要素は、動作するトランジスタ、マイクロプロセッサおよびコンピュータの構築ブロックに必要とされる。

研究室のメンバーは、シリコン結晶の表面の原子を操作するために走査トンネル顕微鏡を使用した。その後、リソグラフィプロセスを用いて、シリコン基板上にリン原子を堆積させた。

我々のグループは、原子レベルの精度で、同時にレジスタゲートで、シリコン環境に1つのリン原子を正確に配置することが可能であることを証明しました」とFuechsle氏は声明で述べています。

液体窒素冷却装置を使用するこの技術は、華氏マイナス391度という非常に低い温度でしかできないと、プロジェクトのためのトランジスタのコンピュータシミュレーションを行ったパーデュー大学の研究者は指摘する。しかし、その限界にもかかわらず、仕事はどのように小さな電子機器を行うことができるかを示している、パーデューからのGerhard Klimeckは言った。

私にとって、これはムーアの法則の物理的限界です」とKlimeck氏は声明で述べています。「これより小さくすることはできません。

従来のマイクロプロセッサ設計の代替案の研究は、ムーアの法則のペースを維持するために何年も続いています。ムーアの法則は、半導体上のトランジスタの数が18ヶ月ごとに2倍になると予測しています。インテルは昨年、22ナノメートルのプロセスに3次元トランジスタを使用することを発表しました。これは、この非常に小さなスケールで発生する電流の漏れを防ぐように設計されています。他のグループは、小型化を追求するためにシリコンではなくカーボンナノチューブまたはグラフェンを追求してきた。

ニューサウスウェールズ大学のチームは、原子スケールでのその操作方法が、量子力学、特に原子周りの電子のスピンを利用してデジタル情報を表現する量子コンピュータ、量子コンピュータの基礎を形成できることを期待しています。

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この個々の位置(シリコン中のリン原子の)は本当に重要です。なぜなら、このレベルで正確な制御をしたいのであれば、制御ゲートと電極に対して個々の原子を原子精度で配置する必要があるからです。 “Fuechsleは言った。

ニューサウスウェールズ大学の量子コンピューティングとコミュニケーションのARCセンターのディレクターであるMichelle Simmonsは、このような開発でも、量子コンピュータを構築することはまだ可能ではないことを明らかにしました。

これに対する答えは、量子コヒーレンスが多数のキュビットで制御できるかどうかにあります。私たちが開発した技術は、シリコン産業と同じ材料を使用して潜在的に拡張性がありますが、この目標を達成するためにより多くの時間が必要です」と同氏は声明で述べています。

この記事はもともとこのウェブサイトのニュースに掲載されました。

Martin LaMonicaについてMartin LaMonicaは、グリーンテクノロジーと最先端技術を扱うシニアライターです。 2002年にこのWebサイトに加わり、エンタープライズITおよびWeb開発を担当し、以前はIT出版物InfoWorldの編集長だった。

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