الحد الأدنى من الترانزستور
Nov 05, 2019| ابق في الشحن بأمان مع SChitec
الحد الأدنى من الترانزستور
بتوقيت بكين في 26 مايو 2010 وفقًا لشبكة منظمة الفيزيائيين، نجح علماء أمريكيون وأستراليون في إنتاج أصغر ترانزستور في العالم - "نقطة كمومية" مكونة من 7 ذرات على سطح بلورة سيليكون واحدة، مما يشير إلى أننا خطونا خطوة مهمة نحو عصر جديد من القوة الحاسوبية. النقاط الكمومية عبارة عن بلورات مضيئة بحجم نانومتر، يشار إليها أحيانًا باسم "الذرات الاصطناعية". وعلى الرغم من أن هذه النقطة الكمومية صغيرة جدًا ولا يتجاوز طولها 4 أجزاء من المليار من المتر، إلا أنها جهاز إلكتروني يعمل بشكل جيد وأول جهاز إلكتروني في العالم تم إنشاؤه عمدًا باستخدام الذرات. لا يمكن استخدامه فقط لتنظيم ومراقبة تيار الأجهزة مثل الترانزستورات التجارية، بل يمثل أيضًا خطوة مهمة في العصر الجديد لتصغير المقياس الذري وأجهزة الكمبيوتر فائقة السرعة والقوية للغاية.
قام فريق مشترك من الباحثين من مركز تكنولوجيا الكمبيوتر الكمي (CQCT) بجامعة نيو ساوث ويلز في أستراليا وجامعة ويسكونسن ماديسون في العدد الأخير من مجلة Nature Nanotechnology بوصف النتائج بالتفصيل. وقالت البروفيسور ميشيل سيمونز، مديرة مركز تكنولوجيا الحاسوب الكمي، التي شاركت في الدراسة: "تكمن أهمية هذا الإنجاز في أننا لا نرصد الذرات أو نراقب الذرات تحت المجهر، بل نتلاعب بالذرات الفردية، ونضعها على عاتقنا". السطح بدقة ذرية لصنع جهاز إلكتروني فعال."
"تمكن فريق البحث الأسترالي من الاستفادة الكاملة من السيليكون البلوري في صنع الأجهزة الإلكترونية. لقد استبدلنا سبع ذرات سيليكون بفوسفور بلوري على السيليكون البلوري وحققنا دقة مذهلة. وهذا إنجاز تكنولوجي كبير يدل على تصنيع الكمبيوتر النهائي ""خطوة كمية في جدوى صنع حاسوب كمي مصنوع من ذرات السيليكون."" إن تقنية وضع الذرات على سطح جسم ما – المسح المجهري النفقي – موجودة منذ عشرين عامًا. قبل ذلك، لم يكن بإمكان أحد استخدام هذه التقنية لصنع أجهزة إلكترونية دقيقة ذرية ومن ثم معالجتها لإدخالها إلكترونيًا من العالم المجهري.
وقال البروفيسور سيمونز: "ما مدى صغر حجم الجهاز الإلكتروني؟ نحن نتحقق من حدوده. تم إطلاق أول كمبيوتر في أستراليا عام 1949، وهو يشغل الغرفة بأكملها، ويمكنك فقط الإمساك بأجزائه بيديك. واليوم، يمكنك وضع جهاز الكمبيوتر الخاص بك على كف يدك، وقطر أجزائها جزء من الألف من قطر الشعرة".
"لقد أظهرنا الآن أول جهاز إلكتروني في العالم يتم تصنيعه بشكل منهجي على موازين السيليكون باستخدام السيليكون. وهذا ليس ذا أهمية خاصة لمستخدمي الكمبيوتر فحسب، بل إنه مهم للغاية لجميع الأستراليين. على مدار الخمسين عامًا الماضية، كان تصغير الأجهزة الإلكترونية أمرًا مهمًا "عامل رئيسي يدفع النمو السريع للإنتاجية الاقتصادية العالمية. وتظهر أبحاثنا أن هذه العملية يمكن أن تستمر."
الهدف الرئيسي لمجموعة الأبحاث المشتركة الأمريكية الأسترالية هو إنشاء أجهزة كمبيوتر كمومية من ذرات السيليكون. يتمتع الأستراليون بموارد بشرية فريدة في هذا المجال وهم قادة العالم. يوضح هذا الجهاز الإلكتروني الجديد أن تقنية صنع الأجهزة يتم تصنيعها وقياسها على المقياس الذري قد بدأت.
حاليًا، يبلغ طول بوابة الترانزستور التجارية (الجهاز الذي يسمح للترانزستور بالعمل كمضخم أو مفتاح تيار) حوالي 40 نانومتر (1 نانومتر يعادل جزءًا من مليار من المتر)، والبحث يتطور فريق مركز تكنولوجيا الكمبيوتر الكمي. جهاز يبلغ طوله 0.4 نانومتر فقط.
وأشار البروفيسور سيمونز إلى أنه قبل 20 عامًا، قام دون إيجلر وإيرهارد شفايتزر بإنشاء شعار IBM باستخدام ذرات الهيليوم في مركز أبحاث ألمادن التابع لشركة IBM. وهذا أيضًا أصغر شعار في العالم في ذلك الوقت. استخدم الاثنان مجهر المسح النفقي لوضع 35 ذرة هيليوم على سطح النيكل، مع كتابة ثلاثة أحرف لكلمة "IBM". [4]
نُشرت الورقة البحثية التي أجراها إيغل وشفايتزر في مجلة Nature، وكتبا: "المبادئ الأساسية لتصغير الأجهزة واضحة". كما حذر الاثنان عدة مرات في الورقة، واختتما في النهاية: "إن احتمال وجود دائرة منطقية للمقياس الذري وغيرها من المعدات بعيد عنا". قال البروفيسور سيمونز: "الأشياء التي كانت تبدو بعيدة في ذلك الوقت أصبحت الآن حقيقة. يمكننا استخدام هذا المجهر ليس فقط لمراقبة الذرات أو التعامل معها، ولكن أيضًا لصنع معدات ذرية دقيقة مكونة من 7 ذرات، حتى تتمكن من العمل في بيئة حقيقية". "