Bóng Bán Dẫn Nhỏ Nhất Sẽ Có Kích Thước Của Một Phân Tử Đơn

Định luật Moore đã trở thành một thách thức mới cho các công ty công nghệ trong những năm 2015. Nếu muốn các thiết bị điện tử trở nên mạnh mẽ hơn nữa, các bóng bán dẫn cần phải được thu nhỏ kích thước, càng nhỏ càng tốt. Tuy nhiên, bóng bán dẫn dựa trên Sillic hiện hành lại có giới hạn trong việc thu nhỏ kích thước.

Một nhóm nghiên cứu quốc tế từ Viện Paul-Drude-Institut für Festkörperelektronik, Đại học Freie Universität Berlin, Phòng thí nghiệm nghiên cứu cơ bản NTT, và Phòng thí nghiệm nghiên cứu hải quân Mỹ, đang nghiên cứu một bóng bán dẫn phân tử, được cho là có thể kiểm soát một cách chuẩn xác. Đây có thể xem là một bước tiến quan trọng trong tiến bộ của các thiết bị điện tử kích thước nhỏ.

Theo đó, các nhà nghiên cứu đã xây dựng bóng bán dẫn mới bằng công nghệ hiển vi hầm quét (STM), có tính ổn định cao. Thiết bị được lắp ráp bằng cách sử dụng một tinh thể Indium Arsenide, và đặt 12 nguyên tử Indium được bố trí thành hình lục giác trên nó với một phân tử Phthalocyanine nằm ở giữa.

Theo giải thích của các chuyên gia nghiên cứu, phân tử trung tâm chỉ liên kết yếu với bề mặt tinh thể bên dưới. Có nghĩa là khi đầu mút của kính hiển vi rất gần với phân tử và một điện thế được áp vào, các electron đơn lẻ có thể chảy qua lại giữa bề mặt tinh thể và đầu mút của kính hiển vi. Các nguyên tử mang điện tích dương quanh phân tử đóng vài trò là cổng bóng bán dẫn, điều tiết dòng chảy electron và dẫn đến một bóng bán dẫn phân tử có thể hoạt động được và đáng tin cậy.

Một hiện tượng bất thường được quan sát là: phân tử tự quay theo các hướng khác nhau, tùy thuộc vào trạng thái điện tích của nó. Do đó, hướng của phân tử có tác động mạnh đối với cách electron chảy ngang qua phân tử.

Các nhà nghiên cứu hiện đang cố gắng hiểu rõ về hiện tượng và sự tương quan giữa hướng phân tử và độ dẫn điện. Nếu được khai thác, kiến thức mới có thể được áp dụng để xây dựng các cấu trúc nano phân tử với khả năng kiểm soát rất chính xác, đến từng electron, dẫn tới các dạng chất bán dẫn và vật liệu nano hiệu suất cực cao.

Nhiều chuyên gia đã khẳng định: bóng bán dẫn đơn phân tử có thể thay đổi hoàn toàn ngành công nghệ máy tính trong tương lai.