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单原子晶体管

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单原子晶体管（英語：single-atom transistor）是一种通过控制并可逆地重新定位单个原子来开闭电路的器件。该单原子晶体管由Fangqing Xie博士于2002年在托马斯·席梅尔（Thomas Schimmel）教授的卡尔斯鲁厄理工学院课题组中发明并首次演示。[1]通过对一个控制电极（即所谓的闸极）施加小电压，单个银原子可可逆地在微小结点内移入或移出，从而闭合或断开电接触。

因此，单原子晶体管作为原子级開關或原子继电器工作。可切换的原子在称为源极和漏极的两微小电极之间开合间隙。[2][3][4]单原子晶体管为未来原子级逻辑和量子电子学的发展提供了新前景。

同时，卡尔斯鲁厄研究团队的该器件标志着微型化的下限，因为小于一个原子的特征尺寸无法通过光刻法产生。该器件属于量子晶体管，其源-漏通道的电导由量子力学规则决定。它可在室温和常压条件下工作，即无需制冷或真空环境。[5]

少原子晶体管由早稻田大学和意大利国家研究委员会（CNR）的Takahiro Shinada与Enrico Prati开发。他们通过仅由2、4和6个单独掺入的砷（As）或磷（P）原子组成的阵列，在微小尺度上观察到了安德森—莫特转变。[6][需要解释]

相关

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参考

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  1. ^ Xie, F.-Q.; Nittler, L.; Obermair, Ch.; Schimmel, Th. Gate-Controlled Atomic Quantum Switch. Physical Review Letters (American Physical Society (APS)). 2004-09-15, 93 (12). Bibcode:2004PhRvL..93l8303X. ISSN 0031-9007. PMID 15447312. doi:10.1103/physrevlett.93.128303. 
  2. ^ Xie, Fang-Qing; Obermair, Christian; Schimmel, Thomas. Switching an electrical current with atoms: the reproducible operation of a multi-atom relay. Solid State Communications (Elsevier BV). 2004, 132 (7): 437–442. Bibcode:2004SSCom.132..437X. ISSN 0038-1098. doi:10.1016/j.ssc.2004.08.024. 
  3. ^ Xie, F.-Q.; Maul, R.; Augenstein, A.; Obermair, Ch.; Starikov, E. B.; et al. Independently Switchable Atomic Quantum Transistors by Reversible Contact Reconstruction. Nano Letters. 2008-12-10, 8 (12): 4493–4497. Bibcode:2008NanoL...8.4493X. ISSN 1530-6984. PMID 19367974. S2CID 5191373. arXiv:0904.0904 可免费查阅. doi:10.1021/nl802438c. 
  4. ^ Obermair, Ch.; Xie, F.-Q.; Schimmel, Th. The Single-Atom Transistor: perspectives for quantum electronics on the atomic-scale. Europhysics News (EDP Sciences). 2010, 41 (4): 25–28. Bibcode:2010ENews..41d..25O. ISSN 0531-7479. doi:10.1051/epn/2010403 可免费查阅. 
  5. ^ Xie, Fangqing; Maul, Robert; Obermair, Christian; Wenzel, Wolfgang; Schön, Gerd; Schimmel, Thomas. Multilevel Atomic-Scale Transistors Based on Metallic Quantum Point Contacts. Advanced Materials (Wiley). 2010-02-01, 22 (18): 2033–2036. Bibcode:2010AdM....22.2033X. ISSN 0935-9648. PMID 20544888. S2CID 28378720. doi:10.1002/adma.200902953. 
  6. ^ Prati, Enrico; Hori, Masahiro; Guagliardo, Filippo; Ferrari, Giorgio; Shinada, Takahiro. Anderson–Mott transition in arrays of a few dopant atoms in a silicon transistor. Nature Nanotechnology (Springer Science and Business Media LLC). 2012, 7 (7): 443–447. Bibcode:2012NatNa...7..443P. ISSN 1748-3387. PMID 22751223. doi:10.1038/nnano.2012.94. 
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