Realizzato il primo transistor a singolo atomo

I ricercatori della University of New South Wales sono riusciti a realizzare il primo transistor a singolo atomo, collocando con precisione un atomo di fosforo in un cristallo di silicio. Si tratta di un importante passo avanti nel campo della miniaturizzazione elettronica che potrebbe gettare le basi per i computer quantistici del futuro.

Il piccolo dispositivo, descritto in una pubblicazione su Nature Nanotechnology, usa quale componente attivo un singolo atomo di fosforo collocato tra elettrodi e gate di controllo ellettrostatici in silicio.

I transistor a singolo atomo sono stati, fino ad ora, realizzati in maniera casuale e accidentale: è la prima volta in cui i ricercatori costruiscono con precisione un dispositivo di questo genere. La professoressa Michelle Simmons, coordinatrice del gruppo e responsabile dell'ARC Center for Quantum computation and Communication per l'UNSW, commenta a tal proposito: "E' un dispositivo perfetto. E' la prima volta in cui si è mostrata la possibilità di controllare un singolo atomo in un substrato con un tale livello di accuratezza".

Martin Fuechsle, principale autore della pubblicazione, spiega: "Il nostro gruppo è riuscito a dimostrare che è davvero possibile collocare un atomo di fosforo in un ambiente in silicio, con precisione atomica e allo stesso tempo registrare i gate". Il gruppo di ricerca ha impiegato un microscopio ad effetto tunnel per osservare e manipolare gli atomi sulla superficie del cristallo di silicio, all'interno di una camera a vuoto ultra alto. Con un processo litografico sono stati tracciati gli atomi di fosforo sul cristallo, in seguito ricoperti con uno strato di idrogeno. Gli aomi di idrogeno sono quindi stati rimossi in maniera selettiva ed una reazione chimica controllata ha incorporato gli atomi di fosforo sulla superficie del silicio.

Grazie ad un complesso sistema di marker è stato possibile allineare le connessioni metalliche per effettuare le prime valutazioni. Le proprietà elettroniche del dispositivo sperimentale sono risultate essere in perfetto accordo con le previsioni teoriche dei gruppi di ricerca del professor Gerhard Klimeck della Purdue University e del professor Hollenberg dell'University of Melbourne, entrambi co-autori della pubblicazione.

Secondo il passo tenuto fino ad ora dal progresso tecnologico, il raggiungimento del traguardo di un transistor a singolo atomo è previsto per il 2020: i ricercatori sono stati capaci, seppur in condizioni sperimentali, di raggiungere questo risultato con otto anni di anticipo permettendo così ai produttori di semiconduttori di osservare da vicino il comportamento dei dispositivi una volta raggiunto il limite atomico.