科學家首次研制成功單電子半加器

　　據物理學家組織網11月21日報道，研究人員一直在努力降低硅基計算組件的尺度，以滿足日益增長的小規(guī)模、低能耗計算需求。這些元件包括晶體管和邏輯電路，它們都被用于通過控制電壓來處理電子設備內的數(shù)據。在一項新研究中，韓國、日本和英國科學家組成的科研小組僅用5個晶體管就制造出一個半加器，它是所有邏輯電路中最小的一種。這也是首次成功制成基于單電子的半加器(HA)。相關研究報告發(fā)表在最新一期《應用物理快報》上。

　　研究人員稱，單電子半加器是單電子晶體管多值邏輯電路家族中最小的運算模塊，所有的邏輯電路都由眾多半加器組合而成。半加器電路是指對兩個輸入數(shù)據位進行加法，輸出一個結果位和進位，不產生進位輸入，是實現(xiàn)兩個一位二進制數(shù)的加法運算電路。由于具備尺寸小、能耗低和運行速度快等優(yōu)勢，半加器邏輯單元有望成為下一代太比特級別的納米電子設備，其也將應用于計算機和移動設備的存儲器和中央處理器中。此外，半加器還具有兩個附加的功能：多值和靈活，因而單電子半加器單元將為超高密度和低能耗的超大規(guī)模集成提供基礎，這也是未來小型移動IT系統(tǒng)所面臨的最關鍵問題之一。

　　制造一個傳統(tǒng)的CMOS(互補金屬氧化物半導體)半加器，至少需要20個場效應晶體管;而單電子半加器采用了新的單電子晶體管結構，內含兩個對稱的側柵極，因此科學家僅用3個單電子晶體管和2個場效應晶體管就制造出了一個半加器。另外，CMOS半加器采用的是二進制模式，也就是基于0和1運行;而單電子半加器為多值和靈活模式，能有效提升集成的密度。但這種半加器需在制造中令3個單電子晶體管在庫倫振蕩中處于同一相位，這就需要十分復雜的納米制造過程給予支持，因此單電子半加器此前的制造一直停滯不前。此外，科研人員還證明了只要簡單地改變單電子晶體管的控制柵，就能將半加器模式轉換成減法運算模式。在減法模式中，加法及進位功能將變成不同的借用功能。

　　雖然目前這一技術仍需在10K(零下263.15攝氏度)的低溫情況下運行，但科研人員對未來依舊充滿信心，他們目前已成功制成了室溫下可運行的硅單電子晶體管復合開關。而以這些晶體管作為基礎元件，將為實現(xiàn)室溫下可運行的單電子多值半加器帶來新的希望。