芯片亚纳米研究取得新进展,中科院成功构建单分子晶体管器件并实现功能调控

信息来源:中国电子报 浏览次数(10) 发布时间:2021年04月20日

近期,科技部官网显示,在国家重点研发计划“纳米科技”重点专项的支持下,中国科学院物理研究所研究团队成功构建了尺寸小于1纳米、由单个分子构成的晶体管器件,并实现了功能调控。利用可控烧蚀电极的方法构造纳米金属电极对,把单个酞菁锰分子嵌入其中。同时,利用门电极对其中的多个分子轨道能量进行静电调控,最终首次在实验上实现了二阶近藤效应的演化方式,验证了数字重正化群计算方法中预言的线性关系,并利用这一关系获得该类分子器件中两个电子的交换相互作用的类型和大小。研究发现,器件的电子传输行为受器件内外电子的多体量子关联效应和分子内部有效交换作用双重调控影响。

据悉,该项研究成果为未来亚纳米器件功能原理探索拓展了思路,证明了亚纳米信息器件中,信息的传输行为有不同的可能性和丰富的潜在功能,为强关联物理现象(非常规超导,量子临界等)的研究提供了新的平台。

随着摩尔定律的不断延伸,芯片制程能否由纳米进入亚纳米是如今人们关注的重点。如今,单分子晶体管器件研究取得重要进展,也为芯片制程走向亚纳米提供了更多可行性。然而,也有声音称,由于传统的硅基晶体管的尺寸已达到瓶颈,为进一步减小晶体管尺寸,基于单个有机分子来替代硅作为晶体管材料,成为电子器件微型化潜在技术方案,因此在未来亚纳米芯片的发展中,传统硅基器件或将退出历史舞台。

然而,北京工业大学微电子学院教授冯士维认为,目前,针对单分子晶体管器件的研究还处于非常基础的阶段,技术需要更多时间来进行完善。在未来进入亚纳米之后的高性能微电子芯片技术中,硅基器件的发展也异常关键,仍需要在硅基器件方面寻求更多突破。与此同时,硅基器件的发展并非已经到达瓶颈,在3D集成等方面,仍有较大发展的空间,这同时也是如今芯片技术争相竞速的焦点,在未来芯片进入亚纳米后也同样如是。

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