晶体声光效应实验装置

2011年04月29日 来源： 科技日报 作者： 刘霞　　本报讯（记者刘霞）据美国物理学家组织网4月28日（北京时间）报道，美国科学家使用自主设计的、精确的原子逐层排列技术，构造出了一个超薄的超导场效应晶体管，以洞悉绝缘材料变成高温超导体的环境细节。发表于当日出版的《自然》杂志上的该突破将使科学家能更好地理解高温超导性，加速无电阻电子设备的研发进程。　　普通绝缘材料铜酸盐在何种情况下从绝缘态跃迁到超导态？这种跃迁发生时，会发生什么？这些问题一直困扰着物理学家。探究这种跃迁的一种方法是，施加外电场来增加或减少该材料中的自由电子浓度，并观察其对材料负载电流能力的影响。但要想在铜酸盐超导体中做到这一点，还需要构建成分始终如一的超薄薄膜以及高达100亿伏/米的电场。　　美国能源部物理学家伊万·博若维奇领导的布鲁克海文薄膜研究小组之前曾使用分子束外延技术制造出这种超导薄膜，该技术在一次制造一个原子层时还能精确控制每层的厚度。他们最近证明，用分子束外延方法制造出的薄膜内，单层酮酸盐能展示出未衰减的高温超导性，他们用该方法制造出了超薄的超导场效应晶体管。　　作为所有现代电子设备基础的标准场效应晶体管内部，一个半导体材料将电流从设备一端的“源”电极运送至另一端的“耗”电极；一个薄的绝缘体则作为第三电极“门”电极负责控制场效应晶体管。当在绝缘体上施加特定的门电压时，该门电极会打开或关闭。但没有已知的绝缘体能对抗诱导该酮酸盐内部高温超导性所需的高电场，因此，标准场效应晶体管的设计并不适用于高温超导场效应晶体管。　　博若维奇团队用一种能导电的液体电解质来分离电荷。当朝电解液施加外电压时，电解质中的正电荷离子朝负电极移动，负电荷离子朝正电极移动，但当到达电极时，离子会突然停止移动，就像撞到“南墙”一样。电极“墙”负载的等量相反电荷之间的电场能超过100亿伏/米。　　新研制的超导场效应晶体管中，高温超导体化合物模型（镧-锶-铜-氧）的临界温度可达30开氏度左右，为其最大值的80%，是以前纪录的10倍。科学家可使用该晶体管来研究与高温超导性有关的物理学基本原理。　　超导场效应晶体管的应用范围很广泛。基于半导体的场效应晶体管能耗大，而超导体没有电阻也无能耗。另外，原子逐层排列制造出的超薄结构也使科学家能更好地使用外电场来控制超导性。　　博若维奇表示，这仅仅只是一个开始，高温超导体还有很多秘密有待探寻，随着其神秘“面纱”逐一揭开，将来能制造出超快节能的高温超导体。　　 总编辑圈点：　　辛亥革命爆发、乔治五世加冕、普利策逝世……这是历史书上的1911年。但同年，一个平常的4月天里，荷兰一所实验室内人类首次发现了超导体，于今恰好百年。这种进入超导态就会电阻趋0的材料，尚未露真容，却承载了一个世纪的无热损和强磁场之梦，直接涉及超导电性的诺奖就有4起，1987年临界温度的速提甚至成为了科技史之奇迹。于是，人们谈起那年4月的荷兰小城，会说：超导百年，对人类社会的影响，不亚于和它同年发生之事。

[font=&]【题名】： 氯离子敏感场效应晶体管电极的研制（请帮忙尽可能给清晰图的文章，谢谢）[/font][font=&]【全文链接】: https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-HNLG199301011.htm[/font]

有望解决目前芯片上晶体管生热过多的问题科技日报 2012年03月28日 星期三 本报讯（记者刘霞）据美国物理学家组织网3月27日（北京时间）报道，美国圣母大学和宾夕法尼亚州立大学的科学家们表示，他们借用量子隧穿效应，研制出了性能可与目前的晶体管相媲美的隧穿场效应晶体管（TFET）。最新技术有望解决目前芯片上晶体管生热过多的问题，在一块芯片上集成更多晶体管，从而提高电子设备的计算能力。 晶体管是电子设备的基本组成元件，在过去40年间，科学家们主要通过将更多晶体管集成到一块芯片上来提高电子设备的计算能力，但目前这条道路似乎已快走到尽头。业界认为，半导体工业正在快速接近晶体管小型化的物理极限。现代晶体管的主要问题是产生过多的热量。 最新研究表明，他们研制出的TFET性能可与目前的晶体管相媲美，而且能效也较以往有所提高，有望解决上述过热问题。 科学家们利用电子能“隧穿”过固体研制出了这种TFET。“隧穿”在人类层面犹如魔术，但在量子层面，它却是一种非常常见的行为。 圣母大学的电子工程学教授阿兰·肖宝夫解释道：“现今的晶体管就像一个拥有移动门的大坝，水流动的速度也就是电流的强度取决于门的高度。隧穿晶体管让我们拥有了一类新的门，电流能够流过而非翻过这道门，另外，我们也对门的厚度进行了调整以便能打开和关闭电流。” 宾州州立大学的电子工程系教授苏曼·达塔表示：“最新技术进展的关键在于，我们将用来建造半导体的材料正确地组合在一起。” 肖宝夫补充道，电子隧穿设备商业化的历史很长，量子力学隧穿的原理也已被用于数据存储设备中，借用最新技术，未来，一个USB闪存设备或许能拥有数十亿个TFET设备。 科学家们强调说，隧穿晶体管的另一个好处是，使用它们取代目前的晶体管技术并不需要对半导体工业进行很大的变革，现有的很多电路设计和电路制造基础设施都可以继续使用。 尽管TFET的能效与现有晶体管相比稍逊色，但是，去年12月宾州州立大学和今年3月圣母大学的科研团队发表的论文已经表明，隧穿晶体管在驱动电流方面已经取得了创纪录的进步，未来有望获得更大的进展。 达塔说：“如果我们在能效上取得更大成功，将是低能耗集成电路上的重大突破，这反过来会加大我们研制出能自我供能设备的可能性，自我供能设备同能量捕获设备结合在一起，有望使我们研制出更高效的健康检测设备、环境智能设备以及可移植医疗设备。” 总编辑圈点： 滚动的台球，碰到桌壁后总会反弹。而量子理论不排除“穿壁而过”的可能性——在基本粒子级的尺度下，“隧穿”的几率不能忽视。隧穿曾是晶体管电路设计者需要防范的现象，然而科学家最终利用它造出了新式晶体管。几年前就有计算机试用了这种新式硅片，它要求的电压更小，且在待机状态下不耗电。隧穿晶体管技术一旦投入商用，CPU的设计者就不必忧虑发热的老问题了。