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，是實現兩個一位二進制數的加法運算電路。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模集成提供基礎，這也是未來小型移動IT系統所面臨的最關鍵問題之一。

　　制造一個傳統的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，將為實現室溫下可運行的單電子多值半加器帶來新的希望。