電晶體新未來   運用量子干涉更小型節能

編譯/高晟鈞

來自倫敦瑪麗女王大學、牛津大學、蘭卡斯特大學和滑鐵盧大學的國際研究小組開發了一種新型單分子電晶體,利用量子干涉來控制電子流動,為在電子設備中使用量子效應開闢了新的可能性。

研究小組開發了一種新型單分子電晶體,利用量子干涉來控制電子流動。圖取自Phys.org

電晶體的極限

電晶體是現代電子產品的核心組成,重要性堪比20世紀的石油。電晶體用於放大或切換電訊號,對於從智慧型手機到太空梭的建造至關重要;然而傳統的電晶體製造方法涉及矽蝕刻技術,已經逐漸到達莫爾極限。

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隨著電晶體變得越來越小,其效率越來越低、錯誤率也越來越高,因為即使在應該關閉的情況下,電子也可能透過稱為量子隧道效應的過程洩漏。研究人員正在探索新型的開關機制,可以與不同材料一起使用以消除這種影響。

量子干涉

干涉是當兩個波相互作用並抵銷(相消或破壞性干涉)或增強(相長或建設性干涉)的現象。研究團隊認為,在奈米結構中量子力學效應應該要佔據主導地位,電子應該更多表現為波而非粒子。

當電流流經電晶體導電通道時,研究人員可以通過控制量子干涉來打開或關閉電晶體,當電晶體應該關閉時量子隧道穿過電晶體時產生的洩漏電子流。不同於以往,由單分子製成的電晶體只能表現出少量的開關週期,這種電晶體非常穩定,可以運行數十萬次循環而不發生故障。

使用量子干涉來控制電晶體的電子流動,新的電晶體能比現有的設備更小、更快且更節能。儘管該研究仍處於開發的初始階段,但研究人員認為,這種新型電晶體可用於製造電腦、智慧型手機到醫療設備的新一代電子設備。

資料來源:Phys.org

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