新技術(shù)將計算機芯片缺陷變?yōu)閮?yōu)勢

美國俄亥俄州立大學物理學家在新一期《科學》雜志上報告稱，他們開發(fā)出一種技術(shù)，可通過重新排列半導體中的原子空穴，來調(diào)節(jié)摻雜其中的雜質(zhì)屬性。盡管該技術(shù)目前只在實驗室中獲得成功，但研究人員認為，其對于未來的工業(yè)發(fā)展具有重大價值，隨著手機和計算機芯片的持續(xù)小型化，半導體中單個原子的行為表現(xiàn)將日顯重要。
　　研究小組對半導體中雜質(zhì)原子的屬性如何受到周圍其他原子排列的影響進行了研究。小組負責人、俄亥俄州立大學物理系助教杰·加普特解釋說，他們利用隧道掃描顯微鏡的電場來推動原子，對摻雜了錳的砷化鎵半導體材料中的空穴（通常被認為是缺陷）進行重新排列，比如，將一個砷原子輕輕推到鄰近的空穴上，該砷原子原來所處的位置便會留下一個新的空穴，這個新空穴有自己的電場。研究小組發(fā)現(xiàn)，在這個電場的作用下，雜質(zhì)錳原子的能級會發(fā)生改變，空穴距離靠近，錳原子的能級就會降低，反之則會增高。

　　摻加雜質(zhì)能夠降低半導體的電阻，提高其導電性能，而雜質(zhì)的能級則是起決定作用的關(guān)鍵參數(shù)。加普特說：“雜質(zhì)貢獻一個電子或者獲得一個電子的能力取決于其結(jié)合能，通過在錳周圍制造空穴，我們調(diào)整了它的結(jié)合能。”

　　雖然芯片制造商還不可能馬上就將隧道掃描顯微鏡納入其生產(chǎn)線，但加普特認為，他們能夠更實際地利用這一新發(fā)現(xiàn)，那就是對位于芯片表面的金屬電極施加一個微小的電場。

　　該技術(shù)應(yīng)該對生產(chǎn)商具有一定的吸引力，因為其不僅短期內(nèi)可以提高現(xiàn)有的芯片技術(shù)，從長遠來看，也有助于開發(fā)新的芯片設(shè)計。目前，單個芯片中包含了數(shù)十個對芯片性能至關(guān)重要的雜質(zhì)原子，隨著芯片不斷小型化，每個原子的表現(xiàn)所起到的決定性作用也逐漸加大，這種能夠控制單個雜質(zhì)原子新技術(shù)的重要性不言而喻。

　　盡管技術(shù)還有待發(fā)展，但將來計算機的邏輯控制系統(tǒng)和內(nèi)存可望被集成在一張芯片上，使用這種芯片的計算機從理論上來說不僅更節(jié)能，而且永遠不需要重啟。