美國俄亥俄州立大學(xué)物理學(xué)家在最新一期《科學(xué)》雜志上報(bào)告稱，他們開發(fā)出一種技術(shù)，可通過重新排列半導(dǎo)體中的原子空穴，來調(diào)節(jié)摻雜其中的雜質(zhì)屬性。盡管該技術(shù)目前只在實(shí)驗(yàn)室中獲得成功，但研究人員認(rèn)為，其對(duì)于未來的工業(yè)發(fā)展具有重大價(jià)值，隨著手機(jī)和計(jì)算機(jī)芯片的持續(xù)小型化，半導(dǎo)體中單個(gè)原子的行為表現(xiàn)將日顯重要。

研究小組對(duì)半導(dǎo)體中雜質(zhì)原子的屬性如何受到周圍其他原子排列的影響進(jìn)行了研究。小組負(fù)責(zé)人、俄亥俄州立大學(xué)物理系助教杰·加普特解釋說，他們利用隧道掃描顯微鏡的電場(chǎng)來推動(dòng)原子，對(duì)摻雜了錳的砷化鎵半導(dǎo)體材料中的空穴(通常被認(rèn)為是缺陷)進(jìn)行重新排列，比如，將一個(gè)砷原子輕輕推到鄰近的空穴上，該砷原子原來所處的位置便會(huì)留下一個(gè)新的空穴，這個(gè)新空穴有自己的電場(chǎng)。研究小組發(fā)現(xiàn)，在這個(gè)電場(chǎng)的作用下，雜質(zhì)錳原子的能級(jí)會(huì)發(fā)生改變，空穴距離靠近，錳原子的能級(jí)就會(huì)降低，反之則會(huì)增高。

摻加雜質(zhì)能夠降低半導(dǎo)體的電阻，提高其導(dǎo)電性能，而雜質(zhì)的能級(jí)則是起決定作用的關(guān)鍵參數(shù)。加普特說：“雜質(zhì)貢獻(xiàn)一個(gè)電子或者獲得一個(gè)電子的能力取決于其結(jié)合能，通過在錳周圍制造空穴，我們調(diào)整了它的結(jié)合能。”

雖然芯片制造商還不可能馬上就將隧道掃描顯微鏡納入其生產(chǎn)線，但加普特認(rèn)為，他們能夠更實(shí)際地利用這一新發(fā)現(xiàn)，那就是對(duì)位于芯片表面的金屬電極施加一個(gè)微小的電場(chǎng)。

該技術(shù)應(yīng)該對(duì)生產(chǎn)商具有一定的吸引力，因?yàn)槠洳粌H短期內(nèi)可以提高現(xiàn)有的芯片技術(shù)，從長遠(yuǎn)來看，也有助于開發(fā)新的芯片設(shè)計(jì)。目前，單個(gè)芯片中包含了數(shù)十個(gè)對(duì)芯片性能至關(guān)重要的雜質(zhì)原子，隨著芯片不斷小型化，每個(gè)原子的表現(xiàn)所起到的決定性作用也逐漸加大，這種能夠控制單個(gè)雜質(zhì)原子新技術(shù)的重要性不言而喻。

盡管技術(shù)還有待發(fā)展，但將來計(jì)算機(jī)的邏輯控制系統(tǒng)和內(nèi)存可望被集成在一張芯片上，使用這種芯片的計(jì)算機(jī)從理論上來說不僅更節(jié)能，而且永遠(yuǎn)不需要重啟。

總結(jié)

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