Wissenschaftler stellten einen Transistor aus einem Molekül und mehreren Atomen her

Porträt eines Nanotransistors

Deutsche Physiker haben zusammen mit japanischen und amerikanischen Kollegen mit einem Rastertunnelmikroskop einen Miniaturtransistor aus einem Molekül und mehreren Atomen hergestellt. Das Kind verhält sich nicht ganz wie seine makroskopischen Gegenstücke und kann als wichtiger Schritt bei der Schaffung von Nanogeräten dienen. Er wird auch die Grundlagenforschung zu Fragen des Elektronentransfers in molekularen Nanostrukturen unterstützen.

Herkömmliche Transistoren sind Elemente elektronischer Schaltungen, die aus Halbleitermaterial bestehen. Der Transistor hat drei Anschlüsse, und mit dem Eingangssignal am Steuerstift können Sie den elektrischen Strom steuern, der durch die beiden anderen Kontakte fließt. In einem molekularen Transistor ist der Strom empfindlich gegenüber Elektronenübergängen zwischen Energieniveaus.

Frühere Ansätze zur Herstellung von Nanotransistoren, beispielsweise unter Verwendung von Lithographie, erlaubten keine Vorrichtungen, die den Durchgang einzelner Elektronen klar steuern konnten. Mit einem Rastertunnelmikroskop konnte aus einem organischen Molekül und einer Gruppe positiv geladener Metallatome ein Transistor hergestellt werden.

All diese Schönheit befindet sich auf der Oberfläche des Indiumarsenidkristalls. Die Oberfläche des Kristalls wurde unter Verwendung von Molekularstrahlepitaxie hergestellt , einer Technologie, bei der verdampfte Materie unter Ultrahochvakuum auf einem Substrat abgeschieden wird.


Molekularstrahlepitaxiesystem / Wikipedia

Das Molekül hat keine starken Bindungen mit dem Kristallsubstrat. Wenn die Mikroskopspitze dorthin gebracht wird, können die Elektronen durch praktisch intakte Molekülorbitale vom Substrat zur Spitze springen. Wie die Physiker erklären, ähnelt dieser Effekt dem Funktionsprinzip eines Quantenpunkts - eines Halbleiters mit mikroskopischen Abmessungen, dessen elektrische Eigenschaften von seiner Größe und Form abhängen.

Der Hauptunterschied zum Quantenpunkt besteht darin, dass sich das Molekül auf dem Substrat drehen kann und je nach Ladungsgrad verschiedene Positionen einnimmt. Infolgedessen kann der Elektronentransferprozess durch Ändern der Position des Moleküls gesteuert werden.

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