納米電晶體

作用

電腦晶片將隨著納米電晶體的出現而面對很大的改變。

普通的電晶體體積要大得多，它們擠在一起組成電腦和其他電子器材的頭腦。科學家使用有機分子和一種自行安裝的化學過程，把電晶體的體積縮小到前所未有的1到2納米直徑，也就是一公尺的十億分之一。

科學家也說，他們利用這些電晶體建了一個電腦中常見的簡單電路模式。

美麗、簡單又聰明的方法

研究員指出，這項實驗證明，能夠以極微小的體積製成運作方式和現有電腦晶片完全一樣的電晶體。它證明了電晶體最終的極限。這項科技將在數年內使用於商業用途上。

賓夕法尼亞州立大學化學教授保羅韋斯（Paul Weiss）說：“這是一個美麗、簡單又聰明的方法。它突破了許多其它納米製作方法中所包含的難題。”

分子電晶體技術已經成為電晶體發展過程當中最先進的技術之一，現有的晶片以矽質為主，它的形體上的局限，將阻礙晶片行業在未來10到15年的發展。

電腦晶片中的電晶體數量越多，它們解讀數據和處理信息的能力也得到加強，因此，納米電晶體的問世將對晶片業有重大的意義。一些專家預測，不久後將出現能夠隨處放置的微電腦，不需要持續充電。

貝爾實驗室的關於電晶體的研究，成為成功的分子電子學實驗之一。

今年6月，荷蘭研究人員製造出首個能在室溫下有效工作的單電子納米碳管電晶體。這種電晶體以納米碳管為基礎，依靠一個電子來決定“開”和“關”狀態，由於它具有微型和低耗能的特點，將成為分子電腦的理想材料。

I BM公司在今年8月也曾宣布一個由碳原子捲起來製成管子的電路。

貝爾實驗室在實驗中採用另一種稱為硫醇（ t hiols）的有機材料。據研究人員觀察，這些分子在調節和擴大電流時都操作良好。

I BM研究部物理科學主管特伊斯（ T om Theis）說：“要知道如何打開一個分子的電子開關非常困難，從來沒有人曾在這類分子身上製作一個電子‘閘門’。如果真的能夠做到，可說是向前跨出了非常重要的一步。”

基本上，電晶體是屬於控制電流的開關。關上的時候，沒有電流可以通過，也就代表電腦中的“0”狀態。電流從另一側進入時（通過“閘電極”），電子狀態轉移，電流開始流通，把開關轉到“1”的打開位置。在黃金製造的電極間自我組合貝爾實驗室的電晶體的組成是採用非常新穎的方式，讓分子在黃金製造的電極之間自我組合。

研究員首先在一片矽圓晶上開一個方形凹口，然後在凹口底部放置一片黃金，形成開關的一面。之後，把圓晶浸入以碳為基儲柱子形分子的溶劑中，分子扮演半導體的功能，它的末端能夠和黃金結合在一起。

溶劑蒸發後，分子在黃金上形成一個單層，有如樹幹般地站立。然後再於開關的另一頭加上第二層黃金層。矽質凹口扮演閘電極的角色，在黃金電極之間控制電流的開關。

以碳為基礎的分子層非常細小（少於一寸的1000萬分之一），比任何現有的矽質電晶體小很多。而細小的開關意味著能夠更快速地進行開關動作，從而製成更快速的電腦晶片。