Onderzoekers van de TU Delft en de Stichting voor
Fundamenteel Onderzoek der Materie (FOM) hebben in samenwerking met
Australische, Amerikaanse en Belgische collega’s een nieuw type molecuul
waargenomen. Het bestaat uit twee zeer verschillende atomen – één
natuurlijk en één kunstmatig. Deze opmerkelijke combinatie werd aangetoond in
een zeer kleine innovatieve transistor (FinFET).
De ontdekking van het bijzondere molecuul begon toen FOM-promovendus Gabri Lansbergen van het Kavli Institute of Nanoscience van de TU Delft zeer precieze metingen uitvoerde van de stroom die door zogenoemde FinFET’s loopt. De gebruikte FinFET’s zijn aanpassingen van een geavanceerde industriële transistor (een MOSFET), en zijn gemaakt door IMEC, het Leuvense onderzoekscentrum voor micro-elektronica.
Hybride molecuul
De onderzoekers hebben een nieuw hybride molecuul van twee atomen geidentificeerd, waarvan een deel natuurlijk is en een deel kunstmatig. Eén uiteinde van het molecuul wordt gevormd door een arseenatoom dat aanwezig is in het silicium basismateriaal van de transistor. De andere kant van het molecuul bestaat uit een kunstmatig gecreëerd arseenatoom, gevormd door de spanning die gecontroleerd op de gate van de transistor wordt gezet.
Een natuurlijk molecuul van twee atomen zou haltervormig zijn. Het hybride molecuul is echter bolvormig aan de kant van het natuurlijke arseenatoom, plat aan de kunstmatige kant en ongeveer twintig keer groter dan een natuurlijk molecuul. De berekeningen lieten echter wel een grote mate van overeenstemming zien tussen experiment en de theorie. Dit geeft een basis voor nieuwe quantumtechnologie waarbij atomen gericht en op quantumniveau kunnen worden aangepast.
Miniaturisering van elektronica
Onderzoekers van de TU Delft waren er recent met FinFET’s al in geslaagd om stroomtransport door één enkel atoom te realiseren. Verdere ontwikkeling van FinFET’s zou kunnen helpen om verdere miniaturisering van elektronica mogelijk te maken. Deze miniaturisering dreigt zonder nieuwe doorbraken op middellange termijn te verzanden.