Более легкие лэптопы, генерирующие меньше тепла; устройства памяти размером с ноготь большого пальца и емкостью, достаточной для хранения нескольких кинофильмов – вот только некоторые возможные результаты новой технологии – устройства на одиночных электронах. Разработки в этой области совершенно меняют наши представления о размерах интегральных компьютерных чипов, поскольку позволяют разместить операционные контуры и память огромной емкости в очень малых объемах благодаря исключительно высокой плотности упаковки.

Устройства на одиночных электронах имеют множество достоинств по сравнению с традиционными электронными приборами, они могут иметь сверхплотную упаковку, потреблять очень незначительную мощность. Исследователи в области нанотехнологий работают над такими устройствами по крайней мере все последнее десятилетие, тем не менее многочисленные проблемы, возникающие при их изготовлении, ограничивают производство устройств на одиночных электронах небольшим количеством, что, соответственно, ограничивает область их использования. В настоящей разработке, которая представляется серьезным прорывом в технологии, исследователи Университета Техаса в Арлингтоне (The University of Texas at Arlington) создали новый дизайн устройств на одиночных электронах и новую технологию их производства, что должно позволить начать их массовое производство. Результаты разработки опубликованы: Vishva Ray, Ramkumar Subramanian, Pradeep Bhadrachalam, Liang-Chieh Ma, Choong-Un Kim & Seong Jin Koh – «CMOS-compatible fabrication of room-temperature single-electron devices», Nature Nanotechnology 3, 603 – 608, 14 September 2008.

Группа докторантов, руководимая адъюнкт-профессором Сеонг Джин Кох (Seong Jin Koh) провела оригинальное исследование, которое позволило преодолеть несколько серьезных препятствий на пути получения трех основных характеристик устройств на одиночных электронах: эти устройства могут быть изготовлены с использованием существующих технологий и процессов производства интегральных контуров; они могут собираться параллельно; производительность процесса достаточно высока.

До настоящего времени производство устройств на одиночных электронах производилось с использованием сложных, часто индивидуализированных нанотехнологий, которые ограничивали параллельность и производительность сборки. Саморегулирующиеся устройства наноразмерного ряда, созданные Кох и его группой, имеют вертикальную структуру, включающую в себя диэлектрические пленки, изолирующие источник и электроды, могут быть изготовлены с использованием существующих материалов и методов сборки КМОП (комплементарной логики на транзисторах металл-оксид-полупроводник; CMOS – Complementary-symmetry/metal-oxide semiconductor).

Многие из существующих устройств подобного рода в рабочем состоянии должны быть охлаждены до очень низких температур (часто ниже –250^оС), что делает их непрактичными в повседневном использовании. Возможность оперирования при комнатных температурах сразу же выдвигает эти устройства в ряд практичных приборов широкого пользования. Подобные, уникальные, свойства могут сделать устройства, созданные группой из Техаса, базовыми в следующем поколении систем записи и хранения информации. Устройство, разработка которого, в основном, было профинансировано пятилетним грантом Национального Фонда Научных Исследований США, запатентовано.

Евгений Биргер