美科學家擬研制新式真空晶體管突破摩爾定律限制

　　據物理學家組織網近日報道，美國科學家在近日出版的《自然—納米技術》雜志上宣稱，他們打算用真空替代硅電子設備作為電子傳輸媒介，據此研發出的新式真空管有望突破摩爾定律的藩籬，徹底改變電子學的面貌。

　　科學家們于1947年研制出了半導體晶體管，以替代笨重且低效的真空管。此后，科學家們一直在不斷研制運行速度更快、效率更高的半導體，以制造出性能更優異的電子設備。摩爾定律指出，當價格不變時，集成電路上可容納的晶體管數目，約每隔18個月便會增加一倍，性能也將提升一倍。新研究的首席研究員、匹茲堡大學納米科學與工程研究所的金洪古(音譯)表示：“晶體管的尺寸限制讓科學家們很難研制出性能更好的電子設備，我們希望通過研究晶體管和其先輩——真空管來改變這一情況。”

　　金洪古解釋道，晶體管的極限速度由“電子轉移時間”(一個電子從一個設備到達另一個設備所耗費的時間)所決定。然而，在半導體設備內行進的電子通常會遇到障礙而且在固體媒介中會發生散射。金洪古說：“因此，避免這種散射或者碰撞的最好辦法可能是根本不使用媒介，讓電子在真空或者納米尺度空間內的空氣內行進。”

　　然而，傳統的真空電子設備需要高壓，而且與很多應用設備都不兼容，因此金洪古的研究團隊決定對真空電子設備的結構進行重新設計。最終，他們發現，電子被捕獲進一個接口處具有一層氧化物或者金屬的半導體后就很容易被抽進空氣中，藏匿于該接口處的電子會形成一層電荷，而且該電子層內部的帶電粒子之間的庫倫排斥力也會使電子很容易從硅中釋放出來。他們通過施加很少量的電壓，有效地從硅結構中提取出了電子，隨后再將電子置于空氣中，使它們能在納米尺度的通道內行進，而不會遇到任何的碰撞或者發生散射。

　　金洪古表示：“據此，我們能研制出一類新的低能耗、高速度的真空晶體管，而且它也能同目前的硅電子設備兼容，另外還可以通過增加新功能來完善現有電子設備的功能。最新發現有望讓真空晶體管‘王者歸來’，不過，其卻采用了完全不同的方式。”