细节中的魔鬼。 这个短语可以非常简短，准确地描述寻找现代技术的新组成部分的过程。 毕竟，甚至具有所有破坏力的核武器都是在原子级发生的过程的基础上制造出来的。 今天，我们将熟悉一项研究，该研究也影响原子，但不是因为原子的破坏而是为了创造。 即，电子及其行为的控制，将有助于量子计算技术和人工神经网络的发展。 可以这么说，科学家如何设法将电子束缚在皮带上并沿着给定的路径行走，我们从他们的报告中学到了。 走吧
学习基础
在过去的几年中，在电子，电子的特性，行为和状态的操纵领域中进行了远远不止一项研究。 许多科学家认为这个方向非常有前途，其他人则将其视为对未来技术至关重要的基础。 在这种情况下，出现了一个逻辑上的问题-这项研究与之前的研究有何不同？ 研究人员给出了一个相当明确的答案-偏置电压。 先前的研究恰好依赖于他，从而实现了对电子的控制，或者更确切地说，实现了对电荷跃迁的控制。 因此，获得了微不足道的隧穿电流，并且通过传输单个电子来进行电荷操纵。
在今天的研究中，程序已更改。 科学家基于单电子事件设法控制了原子纳米结构内部的电荷，但无需施加偏置电压。
硅不饱和键的一个例子研究的物质基础是氢钝化的Si（100）-2x1表面上的硅不饱和键（以下称NS）。 科学家指出，使用硅具有某些优势。 最主要的是将不饱和键与基板进行电子隔离，这使它们能够在不使用主体结构和基板之间的绝缘体薄层的情况下使电荷局部化。 绝缘层的使用以前经常被应用。 在这里，我们发现了当前研究与其先前研究之间的另一个区别。 但是由于晶格，获得了NS之间的精确间隔。
如前所述，其他研究人员使用偏置电压或什至带电的NS来对偏置进行充电。 立即，该方法更加机械化。 它包括使用探针，该探针可直接操纵原子的平衡位置，从而使该原子成为负电荷的载体。 因此，不存在偏置电压以及探针与原子之间的短程相互作用使得可以实现对单个电子的控制。
实验性
在4.5 K的温度和超高真空（<1 x
10 -10托）下运行的Omicron LT原子力/隧道显微镜被用作本研究的主要工具。
Omicron LT显微镜显微镜的针由多晶钨丝制成，经过化学蚀刻，聚焦离子束使之锐化，并连接到qPlus传感器。
QPlus传感器电路针共振频率为28 kHz，Q因子在12 ... 14范围内，振幅为50皮米。 传感器上的另一个电极也用于提供隧道电流。 另外，在离子显微镜检查中通过氮蚀刻使针尖锐化。
在研究本身中，针头与样品表面接触；结果，硅原子保留在针头的尖端。
工作样品本身由高掺杂（1.5×1019原子/ cm3）（100）硅晶体制成。 接着，在600℃的温度下进行脱气处理12小时，在最高温度1250℃下退火，然后在330℃的温度下用氢钝化。
当针头位于氢的正上方时，通过使用短电压脉冲（+2.1 V，10 ms）形成不饱和键。
图片编号1在图像
1a中，我们看到了两个NS，它们是通过两个中间氢原子利用探针上的电压脉冲构成的。 这对NS包含1个负电荷。
恒定频移（Δf）的图像似乎略有阴影（
1b ）。 这是由于在获得该图像的过程中负电荷多次改变了位置。 准确地说，电荷似乎从一个NS跃迁到另一个NS，这在扫描样品（
1c ）的结构时可以看到。
此外，研究人员需要确定∆f图像中对比度的变化直接取决于电荷状态。 为此，有必要通过执行依赖于偏置的∆f光谱分析对中孤立的NS。 光谱过程中的NS在具有n-dopand（
1d ）的样品上于0 V带负电。 在这里，我们看到两个抛物线之间有一个非常尖锐的过渡，这对应于单个NS从中性状态到独特电荷状态的过渡。
在图
1f中，我们看到电荷在4.8分钟内如何改变位置。 一个重要的发现是，负电荷可以在系统中持续几秒钟。
研究人员注意到一个奇怪的特征-带负电的硅NSs稳定在200 meV（毫电子伏特）。 当原子核的位置比中性态高30 pm时，这是晶格弛豫的结果。 这有助于防止HC之间的隧穿。
图片编号2还发现NS在0 V时的状态在很大程度上取决于∆z。 通过以六个NS的结构的恒定高度的方法进行的一系列扫描获得了该陈述的证实。
恒定高度方法（a）和恒定隧穿电流（b）的比较。在上图
2b中，可以看到，在针头与样品的最大近似值（-320 pm）下，所有六个NS都带有负电荷。 如果将针头仅提起50 pm到-270 pm的水平，则3个NSs将带负电（底部图片
2b ）。 但是图表
2c显示，这种变化不会平滑且线性地发生，相反，在-300和-290 pm之间存在很大的差距。
图片编号3根据针的高度观察一个突然的转变不足以得出完整的结论。 因此，功率谱是在成对的单个NS上以0 V进行的（
3a处的蓝线），并且在表面空位上方（
3a处的橙色线）执行功率谱。 最初，样品与针头之间的距离比参考高度高700 pm。 因此，针和样品表面之间的所有力均被拉平。 直到Δz= -100 pm的那一刻，所有三个NS几乎都相同，这证实了远程力的优势。 急剧增加|Δf| 当∆z达到约-302 pm时发生。
这会导致逼近曲线和缩回曲线之间出现滞后，|Δf| |。 保持足够高，直到∆z达到-100 pm。 科学家将这种现象归因于针对下方NS中一对电荷的定位。
为了更详细地研究读写模式，使用对称和非对称结构（5个NS中的一个）进行了几次实验。
图片编号4图像
4a-c显示了对称（
4d ）和非对称（
4h ）结构的实验设计。
在记录模式下，针头在短距离上经过图像，在读取模式下，针头向后移动50 pm，并继续沿相反方向移动。 成对的
4f /
4g和
4j /
4k图像清楚地表明，在两种结构中，结构内部的电荷都可以被完全操纵。
在对称结构的情况下，可以将电荷转移到内部对的一个NS中：右（图像
4f ）和左（图像
4g ）。 紧接着是简并过程，结果如图4e所示。
在非对称结构的情况下，当NS仅为5时，其中三个具有负电荷。 在这里，也有可能利用内部NS对中的电荷实现操纵。 但是，考虑到结构的不对称性，两个电荷状态都不会退化。
要详细了解这项研究及其补充材料，建议阅读
研究人员的
报告 。
结语
科学家说，上述实验结果证实了基于不饱和键操纵结构内部电子的真正能力。 所产生的电荷状态在几秒钟内保持稳定，这是由于硅晶格的松弛而实现的，该晶格稳定了带负电的不饱和键。 在这种情况下，本实验中的主要工具是探针，并且过程本身完全独立于偏置电压。
这项研究再次证实，科学家没有什么是不可能的。 即使是最小的物体，也不再是研究和操纵的对象。 如果这项研究继续下去，量子计算和人工神经网络可以进一步推动发展。 我们希望它的潜力仍能如作者所愿。
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