Международная группа ученых, в составе которой находятся ученые из университета Нового Южного Уэльса (University of New South Wales), Мельбурнского университета (Melbourne University) и университета Пурду (Purdue University), реализовала технологию, применение которой позволит небезызвестному закону Гордона Мура продержаться еще несколько поколений (кратко о ней мы уже писали). Ученые разработали и изготовили самые тонкие в настоящее время проводники из кремния и фосфора, высотой всего в один атом фосфора и шириной в четыре атома. Несмотря на столь малые габариты, новые проводники демонстрируют электрическую проводимость, сопоставимую с электрической проводимостью медных проводников.

Предыдущие исследования, которые проводились в данном направлении, указывали на то, что при сокращении габаритных размеров проводников до отметки в 10 нм и меньше электрическое сопротивление последних должно увеличиваться по экспоненциальной зависимости в зависимости от приложенного напряжения. Это является прямым нарушением закона Ома, который описывает линейную зависимость тока от напряжения. Последние эксперименты и математическое моделирование, выполненное на суперкомпьютере, показали, что

кремний-фосфорные проводники будут иметь низкое сопротивление несмотря на то, что они являются в 20 раз более тонкими, чем медные проводники, используемые в современных микропроцессорах.

У этого достижения, сделанного учеными, есть очень важное значение для некоторых областей.

• Во-первых, инженеры поучили в свое распоряжение технологию, которая позволит им создавать в будущем наноразмерные электронные устройства, ведь теоретически пределом уменьшения размеров проводников будет единственный ряд атомов фосфора, заключенный в кремнии.
• Во-вторых, для разработчиков вычислительной техники новая технология открывает возможность создания отдельных атомов-доноров и соединений с ними, что существенно приближает реализацию квантовых вычислений на кремниевых чипах.
• И в-третьих, ученые-физики получили доказательство того, что закон Ома действует даже на атомарном уровне.

Рис. 1.

Технологическая реализация изготовления тончайших фосфорных проводников на кремнии существенно отличается от современных методов изготовления полупроводниковых чипов микропроцессоров. Вместо нанесения слоев материала и травления, ученые буквально выкладывали будущий проводник атом за атомом.

«Это невероятно трудно» – рассказывает Герхард Климек (Gerhard Klimeck), профессор электротехники и вычислительной техники университета Пурду. – «Когда мы добираемся до пределов в 20 атомов, возникают атомные флуктуации и аномалии, которые затрудняют получение точных форм конечных изделий».

Но ученые создали специальные устройства, с помощью которых стало возможным нанесение чрезвычайно тонких слоев фосфора на кремний, которые проводят электрический ток точно так же как медные проводники.

«Мы находимся на пороге создания транзистора, состоящего из нескольких атомов» – рассказывает Мишель Симмонс (Michelle Simmons), директор Центра квантовых вычислений и коммуникационных технологий университета Нового Южного Уэльса. – «Но для создания реального квантового компьютера нам потребуется еще, что бы вся его схема и проводники были уменьшены до атомарного уровня».