Transistor atoom voor atoom opgebouwd

21 februari 2012

Ze waren al eerder gemaakt: transistoren met één enkel atoom in het hart, maar nooit eerder had de mens zoveel controle over de positionering ervan. Daardoor zou het werk van Michelle Simmons en collega’s van de University of New South Wales toch wel eens een belangrijke doorbraak kunnen zijn. Dat denkt de onderzoekster althans zelf.

De piepkleine transistor bestaat uit een fosforatoom, ingeklemd tussen een source en drain (20 nanometer uit elkaar) en ook tussen twee gate-elektrodes (iets meer dan 100 nanometer uit elkaar). De stroom die door het fosforatoom loopt, blijkt van de aangelegde spanningen af te hangen op een manier die karakteristiek is voor een veldeffecttransistor.

Het fosfor (rood) op dit gehydrogeneerde siliciumoppervlak zette zich af in een patroon dat van tevoren was uitgekerfd met een STM.

Simmons begon de fabricage van haar schakeling door silicium met een laag atomair waterstof te bedekken. Met de tip van een STM plukte ze vervolgens waterstofatomen een voor een van het oppervlak in het hierboven beschreven patroon van transistor. De ‘gaten’ werden opgevuld met fosfeengas, dat als fosfor onder verwarming aan de blootliggende stukken silicium bindt. Aldus vormden zich - met atomaire precisie - de elektroden en het eenatomige kanaal.

Snel is deze techniek natuurlijk niet, erkent Simmons, maar mogelijk zit er in de toekomst niet veel anders op. Als de wet van Moore niet aan snelheid inboet de komende jaren, bereiken chipmakers immers in 2020 al het atomaire niveau. De STM is er dan misschien niet het ideale gereedschap voor, maar het principe zou heel goed kunnen werken om schaling vol te houden.

Paul van Gerven

Terug naar overzicht