Техника - молодёжи 1988-02, страница 5

водника. Следовательно, есть и обратное влияние: меняя на ничтожную долю заряд этого проводника можно правлять проницаемостью переходов и регулировать поток частиц через систему. Иными словами мы имеем не просто отвер тие, через которое «капают» элек роны, а вентиль, который по желанию можно открывать и закрывать. Такое устройство, способное усиливать электрические сигналы, представляет собой аналог обычного транзистора. Итак, мы располагаем тремя типами одноэлектронных деталей: транзисторами, сопротивлениями и емкостями. Из них можно построить почти любую сверхминиатюрную электронную схему и произвести переворот и в радиоэлектронике, и в вычислительной технике.

Квантовая физика, как обычно, рождает парадоксы — электронная капель тем заметнее, чем крепче морозы. Дело в том, что тепло сообщает частицам дополнительную энер

гию, и при высокой температуре ее хватает, чтобы они пересилили отталкивание только что проскочившего электрона. Туннелирование делается беспорядочным, одноэлект-ронный транзистор перестает работать. Поэтому одноэлектронные эффекты пока проявляются лишь при охлаждении переходов жидким гелием.

Чем же определяется максимальная рабочая температура туннельного перехода? Его площадью. Чем она меньше и соответственно меньше емкость, тем больше скачок напряжения и тем выше температура, при которой электроны смогут его преодолеть. Современные переходы способны работать только вблизи абсолютного нуля, но дальнейший прогресс микротехнологии обещает значительно поднять их рабочие температуры.

ЭКСПЕРИМЕНТ ГОВОРИТ «ДА»

Мы обсуждали идеи, подкрепленные достаточно убедительными аргументами, в частности строгой квантовой теорией, разработанной в 1985 году группой ученых Московского государственного университета под руководством доктора физико-математических наук К. К. Лихарева. Однако в физике, как почти в любой науке, последнее слово остается за экспериментом. Для одно-электроники он имел бы особое значение. И совсем недавно такой эксперимент был проведен в одной из лабораторий МГУ.

Изготовить одноэлектронный транзистор, последовательно соединяя необходимые детали, крайне сложно. Как манипулировать проводниками, которые в сотни раз

тоньше человеческого волоса? Поэтому физики придумали обходной путь. Пластинку из свинцового сплава они покрыли тончайшей изолирующей пленкой — окислом индия. Затем, распыляя над ней чистый индий, удалось получить множество металлических гранул — крошечных шариков, рассыпанных на некотором расстоянии друг от друга. Но для измерений необходимо выделить один-единственный транзистор. Для этого решили воспользоваться разницей в диаметре гранул. Сверху напылили изолятор с таким расчетом, что его слой покрыл все гранулы, кроме самой крупной. Разумеется, шапка изолятора выросла и на ней, но на боковой поверхности все же остались чистые места. После плазменной обработки образца в атмосфере кислорода там возникла тонкая пленка изолирующего окисла — такая же, как и под основанием гранулы. Наконец, всю экспериментальную модель покрыли новой пленкой свинца. По замыслам ученых, должны были образоваться два последовательно соединенных туннельных перехода между нижним слоем свинца и основанием гранулы, а также между ее боковой поверхностью и верхним слоем металла. Сама гранула при этом стала бы центральным проводником одноэлект-ронного транзистора.

Все эти тончайшие операции можно было проводить лишь на ощупь, и потому экспериментаторам пришлось изготовить десятки образцов. На некоторых из них получилось сразу несколько транзисторов, на других — вообще ни одного: изолятор полностью закрыл гранулы. Но в конце концов из многих образцов были отобраны четыре, отвечвющие

Долгий и сложный путь прошла электроника сего за несколько десятилетий. От первых громоздких стеклянных радиоламп к появившимся в конце сороковых годов полупроводниковым транзисторам. Следующий шаг — от современных интегральных микросхем до одноэлектроники в недалек эм будущем. Простейший ее элемент (одноэлектронный транзистор) схематически изображен на четвертом слева рисунке.

xZ

ТЖЙЗ Victor

X Ю

имтвгмльилд

X |0° одяоглккггвицАя MW&OCX&MK