納米晶體管

美國貝爾實驗室科學家研究出僅是沙粒一百萬分之一大小的納米（ n anometers）晶體管（ t ransistor），這項新的突破對於發展低耗電量的細小電腦晶片，將扮演重要的角色。

電腦晶片將隨著納米晶體管的出現而面對很大的改變。

普通的晶體管體積要大得多，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，把晶體管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，他們利用這些晶體管建了一個電腦中常見的簡單電路模式。

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晶體管。它證明了晶體管最終的極限。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。”

分子晶體管技術已經成為晶體管發展過程當中最先進的技術之一，現有的晶片以硅質為主，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。

電腦晶片中的晶體管數量越多，它們解讀數據和處理信息的能力也得到加強，因此，納米晶體管的問世將對晶片業有重大的意義。一些專家預測，不久后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晶體管。這種晶體管以納米碳管為基礎，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，晶體管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晶體管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。

研究員首先在一片硅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。

溶劑蒸發后，分子在黃金上形成一個單層，有如樹榦般地站立。然後再於開關的另一頭加上第二層黃金層。硅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），比任何現有的硅質晶體管小很多。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。

研究員說，組合技術相當容易而便宜，能夠生產密度較大但體積極小的晶體管。電極之間只有1、2納米，晶體管的電路長度也是歷來最小的。

貝爾實驗室物理科學研究副主管卡帕索博士（ Dr．Federico Capasso）說：“這只是一場革命的開始。”

不過，加州惠普實驗室量子科學主管威廉斯博士說，縮小晶體管本身並不是解決問題的方法。他指出，即使能夠製造出數兆億個分子體積的晶體管，嘗試把它們連在一起，結果也許是一團糟。