Новый транзистор для квантовых чипов: прорыв в наноэлектронике

Современная микроэлектроника сталкивается с серьезными вызовами по мере уменьшения размеров компонентов. Исследователям из Технического университета Вены впервые удалось создать транзистор на основе кремний-германия с использованием инновационной технологии легирования.

Новый подход позволяет не только достигать меньших размеров элементов, но и обеспечивает более высокую скорость работы, сниженное энергопотребление и стабильную функциональность при экстремально низких температурах, что особенно важно для квантовых вычислений.

Ключевое отличие технологии заключается в использовании легированного оксидного слоя, который изолирует полупроводник. Вместо традиционного внедрения примесей непосредственно в кристаллическую решетку полупроводника, исследователи применили метод модуляционного акцепторного легирования, когда легирующий слой оказывает дистанционное воздействие на полупроводниковый материал.

«Современные наноразмерные компоненты демонстрируют ограничения традиционных методов легирования», — поясняет Андреас Фуксбергер, ведущий автор исследования. — «Чем меньше транзистор, тем более заметным становится влияние случайных флуктуаций в распределении примесей».

Особую проблему представляет температурная чувствительность электронных компонентов. При работе вблизи абсолютного нуля, что характерно для квантовых компьютеров, традиционные транзисторы теряют эффективность из-за «замораживания» носителей заряда.

Профессор Вальтер Вебер, руководитель исследовательской группы, отмечает: «Наша технология позволяет оксидному слою улучшать проводимость полупроводника без внедрения чужеродных атомов в сам кристалл. Это похоже на то, как магнит может действовать через другие материалы».

Экспериментальные результаты впечатляют: новая технология демонстрирует более чем 4000-кратное увеличение проводимости, улучшенные характеристики включения и сниженное энергопотребление по сравнению с традиционными решениями.

Доктор Масиар Систани подчеркивает: «Эта разработка открывает путь для создания нового поколения нанотранзисторов, которые смогут эффективно работать в условиях, необходимых для квантовых технологий».

Технология модуляционного акцепторного легирования сохраняет эффективность даже при экстремально низких температурах, что делает ее перспективной для интеграции с квантовыми системами, требующими классической электроники для управления и считывания квантовых состояний.