科技日?qǐng)?bào)北京3月26日電 （記者劉霞）英國(guó)和加拿大科學(xué)家組成的一個(gè)國(guó)際研究團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)出一種新型單分子晶體管，利用量子干涉來(lái)控制電子流。這一成果為在電子設(shè)備中使用量子效應(yīng)帶來(lái)了新的可能性，有望催生比現(xiàn)有設(shè)備更小、更快、更節(jié)能的新型晶體管，以制造新一代電子設(shè)備。相關(guān)論文發(fā)表于25日出版的《自然·納米技術(shù)》雜志。
晶體管是現(xiàn)代電子技術(shù)的基本組成部分，用于放大和切換電信號(hào)，廣泛應(yīng)用于從智能手機(jī)到宇宙飛船等各種設(shè)備和器件上。但傳統(tǒng)晶體管制造方法已到達(dá)極限。隨著晶體管越來(lái)越小，其效率越來(lái)越低，且容易受到誤差的影響。由于存在量子隧穿效應(yīng)，即使晶體管關(guān)閉，電子也會(huì)從中泄漏。
鑒于此，研究人員正在探索新型開(kāi)關(guān)機(jī)制，希望能消除這種影響。在最新研究中，英國(guó)瑪麗女王大學(xué)物理與化學(xué)科學(xué)學(xué)院簡(jiǎn)·摩勒教授領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)，借助量子干涉研制出一種新型晶體管，消除了量子隧穿效應(yīng)的影響。在這種量子力學(xué)效應(yīng)中，電子表現(xiàn)為波而非粒子。
新型晶體管的導(dǎo)電通道是單個(gè)導(dǎo)電分子卟啉鋅。該分子位于兩個(gè)石墨烯電極之間，當(dāng)向電極施加電壓時(shí)，借助量子干涉效應(yīng)可控制通過(guò)分子的電子流。干涉指兩個(gè)波相互作用而相互抵消（相消干涉）或相互增強(qiáng)（相長(zhǎng)干涉）時(shí)發(fā)生的一種現(xiàn)象。在新晶體管內(nèi)，研究人員通過(guò)控制電子在卟啉鋅分子內(nèi)流動(dòng)時(shí)是相長(zhǎng)干涉還是相消干涉來(lái)打開(kāi)和關(guān)閉晶體管。
研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，新型晶體管的開(kāi)關(guān)比非常高，這意味著它可以非常精確地打開(kāi)和關(guān)閉電流。晶體管也非常穩(wěn)定，以前由單個(gè)分子制成的晶體管只能開(kāi)關(guān)幾次，但新晶體管在不出現(xiàn)故障的情況下可以開(kāi)關(guān)數(shù)十萬(wàn)次。
摩勒等人認(rèn)為，新型晶體管可用于制造新一代電子設(shè)備，包括新型電腦、智能手機(jī)，以及醫(yī)療設(shè)備等。而且最新研究結(jié)果表明，量子干涉可以高效且可靠地控制晶體管內(nèi)的電子流，有望帶來(lái)更小、更快、更節(jié)能的晶體管。
【關(guān)閉】
