Американські науковці з Каліфорнійського університету у Ріверсайді виявили новий спосіб керування електронами у кристалічному кремнії — ключовому матеріалі, що широко використовується у сучасній електроніці.

Зокрема, дослідники з’ясували, що у наномасштабі електрони ведуть себе більш подібно до хвилі, а ніж до твердих частинок. Науковці переконались, що ретельно регулюючи симетричне положення атомів у молекулах кремнію, можна викликати або зупинити процес деструктивної інтерференції. Це явище дозволяє ефективно вмикати та вимикати електропровідність, подібно до нанорозмірного перемикача.

Відкриття було зроблене у той час, коли подальше зменшення розмірів кремнієвих чипів стає дедалі серйознішою проблемою. Існуючи методи пропонують травлення мікросхем на кремнієвих пластинах або легування слідовими кількостями інших елементів для підвищення електроповідності.

Незважаючи на ефективність цих методів, наразі вони близькі до своєї межі. Існує межа можливостей створення мікросхем малого розміру, а додавання атомів не може усунути складнощі, пов’язані з квантовими явищами. 

Дослідники використовували хімічний метод, збираючи молекули кремнію атом за атомом, а не формуючи з більших структур. Це дозволило їм більш точно контролювати розміщення атомів і рух електронів крізь кремній.

Квантові ефекти, що включають в себе проходження електронів через ізолючі шари, створюють проблеми для існуючих конструкцій електронних пристроїв. Результати дослідження демонструють, що замість спроб усунення цих ефектів, інженери могли б використати їх.

Це одна з перших демонстрацій ефекту в тривимірному алмазоподібному кремнії — тій самій структурі, яка використовується в комерційних мікросхемах. Окрім цього результати дослідження можуть сприяти розробці термоелектричних пристроїв нового покоління, які генерують електрику з тепла, що відводиться. 

Результати дослідження опубліковані у журналі ACS

Джерело: SciTechDaily