従来の半導体デバイスでは、電子の流れは電界を適用することで制御されます。ただし、このアプローチは、電子が材料内の原子の熱運動によっても影響を受けるという事実によって制限されています。これにより、特に高温では、デバイスが騒々しく非効率的になる可能性があります。
NISTチームのアプローチは、異なる方法を使用して電子の流れを制御することにより、この問題を回避します。電界を適用する代わりに、「量子閉じ込め」と呼ばれる手法を使用して、電子が自由に移動できる半導体材料の小さな孤立した領域を作成します。この領域は、障壁として機能する原子の層に囲まれており、電子が逃げないようにします。
バリア層内の原子の位置を慎重に制御することにより、研究者は限られた領域の単一電子のエネルギーを正確に調整することができました。これにより、彼らはトランジスタとして機能するデバイスを作成することができましたが、電界は必要ありませんでした。
NISTチームの発見は、従来の半導体デバイスよりも強力で効率的な新しい世代の量子デバイスにつながる可能性があります。これらのデバイスは、量子コンピューティング、量子暗号化、量子センシングなど、さまざまなアプリケーションで使用できます。
研究チームの調査結果は、Nature Nanotechnology誌に掲載されました。
