Компьютерра, 2009 № 07 (771) - страница 8
Новый счетчик спин-поляризованных электронов изготовили в Брауншвейгской лаборатории стандартов. Устройство обещает решить старую проблему квантового эталона тока и стать идеальным источником электронов для квантовых компьютеров и спинтроники.
Ученые давно пытаются увязать эталон силы тока с самым точным на сегодня эталоном времени и частоты. Это можно сделать, просто подсчитав количество электронов, проходящее по проводнику. Для этих целей логично использовать квантовый туннельный эффект, при котором электроны по одному перескакивают потенциальный барьер из диэлектрика между двумя проводниками. К сожалению, на такой перескок нужно время, и обычный туннельный переход перестает надежно работать на частоте выше десяти мегагерц. Ток при этом получается слишком малым для использования на практике. В прошлом году немецкие ученые вместе с коллегами из Кембриджа опробовали идею нового квантового эталона тока. В нем используется квантовая полупроводниковая точка, в которую помещается лишь один электрон, и осциллирующий туннельный барьер. За счет снижения высоты барьера электрон перескакивает его быстрее, и устройство может работать на частоте до трех гигагерц. Ток получается достаточной силы, но, увы, такой счетчик ошибается примерно один раз на каждые десять тысяч отсчетов. Подобная погрешность неприемлема - ее требуется снизить хотя бы в тысячу раз.
В новых экспериментах похожее устройство на основе гетероструктуры из арсенида галлия и арсенида галлия-алюминия поместили в сильное магнитное поле. Конструкция состоит из полупроводниковой квантовой точки диаметром 250 нм, которая отделена диэлектрическими зазорами шириной по 100 нм от двух тонких металлических проводников шириной 700 нм. Над зазорами располагаются два электрода, напряжение на которых определяет высоту потенциальных барьеров. На один из них подается постоянное, а на другой переменное напряжение. Электроны туннелируют в квантовую точку по одному в тот момент цикла, когда высота потенциального барьера минимальна, а затем туннелируют из точки через второй барьер.
Оказалось, что в сильном магнитном поле более трех тесла вероятность ошибки туннелирования снижается на два порядка и продолжает уменьшаться при увеличении напряженности поля. При этом спины электронов, прошедших через устройство, оказываются ориентированными в одном направлении, что востребовано в спинтронике. Кроме того, если параметры квантовой точки изменить так, чтобы в нее попадало строго по два электрона, то они окажутся запутанными.
Ученые считают, что дальнейшее совершенствование устройства путем изменения его геометрии, формы управляющих импульсов и подбора характеристик магнитного поля позволит создать хороший квантовый эталон тока. ГА
Сотрудники Национальной лаборатории Лоуренса в Беркли построили ионную пушку, которая способна напылять металл на полупроводниковые чипы в вакууме. Новинка обещает произвести революцию в целом ряде технологических процессов, снизив стоимость и повысив качество чипов.
Обычная ионная пушка, использующаяся при изготовлении чипов, представляет собой очень сложный агрегат. В нем создается хитрая комбинация электрических и магнитных полей, обеспечивающих несколько стадий процесса получения и напыления ионов металла. Как правило, все начинается с инертного газа аргона, который ионизируется и превращается в плазму. Положительно заряженные ионы аргона ускоряются электромагнитным полем и бомбардируют катод из нужного металла (например, меди), выбивая оттуда атомы, которые превращаются в ионы и попадают на чип-анод, формируя на нем металлический слой. К сожалению, вместе с металлом на чип попадает и газ, ухудшающий качество покрытия. Кроме того, ток разряда в плазме вблизи катода обычно на порядок больше тока полезных ионов металла на чип, а это приводит лишь к дополнительному разогреву устройства. В результате приходится ограничивать скорость напыления, иначе чип, да и сама пушка, могут просто-напросто расплавиться.
