电脑晶体管

电脑晶体管

美国贝尔实验室科学家研究出仅是沙粒一百万分之一大小的纳米晶体管，这项新的突破对于发展低耗电量的细小电脑晶片，将扮演重要的角色。

电脑晶片将随着纳米晶体管的出现而面对很大的改变。

普通的晶体管体积要大得多，它们挤在一起组成电脑和其他电子器材的头脑。科学家使用有机分子和一种自行安装的化学过程，把晶体管的体积缩小到前所未有的1纳米～2纳米直径，也就是一公尺的十亿分之一。

科学家也说，他们利用这些晶体管建了一个电脑中常见的简单电路模式。

一、美丽、简单又聪明的方法

研究员指出，这项实验证明，能够以极微小的体积制成运作方式和现有电脑晶片完全一样的晶体管。它证明了晶体管最终的极限。这项科技将在数年内使用于商业用途上。

宾夕法尼亚州立大学化学教授保罗韦斯说：“这是一个美丽、简单又聪明的方法。它突破了许多其他纳米制作方法中所包含的难题。”

分子晶体管技术已经成为晶体管发展过程当中最先进的技术之一，现有的晶片以硅质为主，它的形体上的局限，将阻碍晶片行业在未来10到15年的发展。

电脑晶片中的晶体管数量越多，它们解读数据和处理信息的能力也得到加强，因此，纳米晶体管的问世将对晶片业有重大的意义。一些专家预测，不久后将出现能够随处放置的微电脑，不需要持续充电。

贝尔实验室的研究，成为成功的分子电子学实验之一。

二、首个单电子纳米碳管晶体管

2005年6月，荷兰研究人员制造出首个能在室温下有效工作的单电子纳米碳管晶体管。这种晶体管以纳米碳管为基础，依靠一个电子来决定“开”和“关”状态，由于它具有微型和低耗能的特点，将成为分子电脑的理想材料。

IBM公司在2005年8月也曾宣布一个由碳原子卷起来制成管子的电路。

贝尔实验室在实验中采用另一种称为硫醇的有机材料。据研究人员观察，这些分子在调节和扩大电流时都操作良好。

IBM研究部物理科学主管特伊斯说：“要知道如何打开一个分子的电子开关非常困难，从来没有人曾在这类分子身上制作一个电子‘闸门’。如果真的能够做到，可说是向前跨出了非常重要的一步。”

基本上，晶体管是属于控制电流的开关。关上的时候，没有电流可以通过，也就代表电脑中的“0”状态。电流从另一侧进入时（通过“闸电极”），电子状态转移，电流开始流通，把开关转到“1”的打开位置。在黄金制造的电极间自我组合贝尔实验室的晶体管的组成是采用非常新颖的方式，让分子在黄金制造的电极之间自我组合。

研究员首先在一片硅圆晶上开一个方形凹口，然后在凹口底部放置一片黄金，形成开关的一面。之后，把圆晶浸入以碳为基础、柱子形分子的溶剂中，分子扮演半导体的功能，它的末端能够和黄金结合在一起。

溶剂蒸发后，分子在黄金上形成一个单层，有如树干般地站立。然后再于开关的另一头加上第二层黄金层。硅质凹口扮演闸电极的角色，在黄金电极之间控制电流的开关。

以碳为基础的分子层非常细小，比任何现有的硅质晶体管小很多。而细小的开关意味着能够更快速地进行开关动作，从而制成更快速的电脑晶片。

研究员说，组合技术相当容易而便宜，能够生产密度较大但体积极小的晶体管。电极之间只有1．2纳米，晶体管的电路长度也是历来最小的。

贝尔实验室物理科学研究副主管卡帕索博士说：“这只是一场革命的开始。”

不过，加州惠普实验室量子科学主管威廉斯博士说，缩小晶体管本身并不是解决问题的方法。他指出，即使能够制造出数兆亿个分子体积的晶体管，尝试把它们连在一起，结果也许是一团糟。