熱帶魚和納米尺寸的量子線圖案
京都大學/東京大學：納米量子線的製造！
– 成功製作1納米半導體量子線 –
京都大學大學院：Tomoya Asaba Program-Specific Associate Professor
東京大學大學院：芝內隆敏教授
該課題組與德國法蘭克福大學合作，發現了一種在石墨基板上製作氯化釕（半導體）納米量子線的方法。
納米量子線的製造：
這種量子線非常細，厚度和寬度均為 1 nm（幾個原子），長度遠超過 1 μm。
可以將線條以均勻的間隔排列成直線，並改變細線的寬度和間距。
這種量子線圖案是基於一種前所未有的新機制。
熱帶魚條紋和長頸鹿斑紋：
這種量子線與熱帶魚的條紋圖案和長頸鹿的斑駁圖案是同一個原理。
該研究小組澄清說，“它很可能是自發形成的”。
這一成果為納米技術超精細加工提供了新的視角。
它使“製造 1 納米的半導體和金屬量子線”成為可能。
這項研究成果於5月4日發表在美國科學期刊《科學進展》上。
https://www.k.u-tokyo.ac.jp/information/category/press/10180.html
在石墨基板表面創建的具有納米級寬度的量子線。 一個白色的圓形粒子對應一個釕原子。（京都大學提供）
具有幾個原子線寬的導線的製造：在 1nm 半導體中的應用
朝日新聞數碼報導：
半導體用於智能手機、汽車等，對我們的生活至關重要。
目前主流的方法是削去基板表面來製作電路。
常規線寬/小型化：
將線寬減小到 10 nm 或更小是極其困難的。
即使線寬可以做到超細，也很難製作出均勻且長的電路。
我們已經開始在海外的尖端工廠量產線寬減少 3 納米的下一代芯片，但我們已經看到了局限性。
這個新方法：
它是通過用激光束在石墨基板的表面上照射一種叫做氯化釕的物質來氣相沉積的。
用專用顯微鏡分析：
當以原子水平觀察表面時，形成了“與兩個釕原子對應的線寬為1.4nm的量子線”。
量子線本身的長度是其寬度的 1,000 倍。
通過改變氣相沉積時間和基板溫度，可以調整細線的寬度和間距。
也可以是條紋圖案、X字接縫、Y字接縫、環狀、螺旋狀等各種形狀。
“除半導體之外的量子電路和原子線圈”的應用是可以想像的。
https://www.asahi.com/articles/ASR5B6Q54R5BPLBJ004.html
Fig. 1. Topographic images of β-RuCl3 atomic-scale wires grown on HOPG surfaces.
Growth of self-integrated atomic quantum wires and junctions of a Mott semiconductor
Abstract
Continued advances in quantum technologies rely on producing nanometer-scale wires.
Although several state-of-the-art nanolithographic technologies and bottom-up synthesis processes have been used to engineer these wires, critical challenges remain in growing uniform atomic-scale crystalline wires and constructing their network structures.
Here, we discover a simple method to fabricate atomic-scale wires with various arrangements, including stripes, X-junctions, Y-junctions, and nanorings.
Single-crystalline atomic-scale wires of a Mott insulator, whose bandgap is comparable to those of wide-gap semiconductors, are spontaneously grown on graphite substrates by pulsed-laser deposition.
These wires are one unit cell thick and have an exact width of two and four unit cells (1.4 and 2.8 nm) and lengths up to a few micrometers.
We show that the nonequilibrium reaction-diffusion processes may play an essential role in atomic pattern formation.
Our findings offer a previously unknown perspective on the nonequilibrium self-organization phenomena on an atomic scale, paving a unique way for the quantum architecture of nano-network.
https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abq5561
Poissons tropicaux et motifs de fils quantiques nanométriques
Université de Kyoto/Université de Tokyo : Fabrication de fils nano-quantiques !
– Réussi à fabriquer des fils quantiques semi-conducteurs de 1 nm –
École supérieure de l’Université de Kyoto : professeur associé spécifique au programme Tomoya Asaba
École supérieure de l’Université de Tokyo : professeur Takatoshi Shibauchi
En collaboration avec l’Université de Francfort, en Allemagne, le groupe de recherche a découvert une méthode de fabrication de fils nano-quantiques de chlorure de ruthénium (semi-conducteur) sur un substrat en graphite.
Fabrication de fils nano-quantiques :
Ce fil quantique est extrêmement fin, avec une épaisseur et une largeur de 1 nm (plusieurs atomes), et une longueur bien supérieure à 1 μm.
Il est possible de disposer les lignes en ligne droite à intervalles réguliers et de modifier la largeur et l’espacement des lignes fines.
Un tel motif de fil quantique est basé sur un nouveau mécanisme sans précédent.
Rayures de poissons tropicaux et marbrures de girafe :
Ce fil quantique est le même principe que le motif rayé des poissons tropicaux et le motif marbré des girafes.
Le groupe de recherche a précisé qu ‘«il est susceptible de se former spontanément».
Cette réalisation offre une nouvelle perspective pour le traitement ultra-fin des nanotechnologies.
Il permet “la fabrication de fils quantiques semi-conducteurs et métalliques de 1 nm”.
Les résultats de cette recherche ont été publiés dans la revue scientifique américaine Science Advances le 4 mai.
https://www.k.u-tokyo.ac.jp/information/category/press/10180.html
Un fil quantique d’une largeur nanométrique créé à la surface d’un substrat en graphite. Une particule ronde blanche correspond à un seul atome de ruthénium. (Fourni par l’Université de Kyoto)
Fabrication de fils avec une largeur de ligne de plusieurs atomes : application aux semi-conducteurs 1nm
Asahi Shimbun Digital a rapporté :
Les semi-conducteurs sont utilisés dans les smartphones, les voitures, etc., et sont essentiels à nos vies.
Dans la méthode traditionnelle actuelle, la surface du substrat est rasée pour fabriquer le circuit.
Largeur de trait conventionnelle/miniaturisation :
Il est extrêmement difficile de réduire la largeur de ligne à 10 nm ou moins.
Même si la largeur de ligne peut être rendue ultrafine, il est difficile de créer des circuits uniformes et longs.
Nous avons commencé la production en série de puces de nouvelle génération avec une largeur de ligne réduite de 3 nm dans nos usines de pointe à l’étranger, mais nous avons vu les limites.
Cette nouvelle méthode :
Il a été déposé en phase vapeur en irradiant une substance appelée chlorure de ruthénium sur la surface d’un substrat en graphite avec un faisceau laser.
Analysé avec un microscope spécial :
Lorsque la surface a été observée au niveau atomique, “un fil quantique avec une largeur de ligne de 1,4 nm correspondant à deux atomes de ruthénium” s’est formé.
La longueur du fil quantique lui-même était de 1 000 fois sa largeur.
En modifiant le temps de dépôt en phase vapeur et la température du substrat, la largeur et l’espacement des lignes fines peuvent être ajustés.
Diverses formes telles que des motifs à rayures, des joints en forme de X, des joints en forme de Y, des anneaux et des spirales sont également possibles.
Des applications pour “des circuits quantiques et des bobines atomiques en plus des semi-conducteurs” sont envisageables.
Tropische Fische und Quantendrahtmuster in Nanogröße
Universität Kyoto/Universität Tokio: Herstellung von Nano-Quantendrähten!
– Erfolgreiche Herstellung von 1-nm-Halbleiter-Quantendrähten –
Graduiertenschule der Universität Kyoto: Programmspezifischer außerordentlicher Professor für Tomoya Asaba
Graduiertenschule der Universität Tokio: Professor Takatoshi Shibauchi
In Zusammenarbeit mit der Universität Frankfurt hat die Forschungsgruppe eine Methode zur Herstellung von Nano-Quantendrähten aus Rutheniumchlorid (Halbleiter) auf einem Graphitsubstrat entdeckt.
Herstellung von Nano-Quantendrähten:
Dieser Quantendraht ist extrem dünn, mit einer Dicke und Breite von 1 nm (mehrere Atome) und einer Länge von deutlich über 1 μm.
Es ist möglich, die Linien in gleichmäßigen Abständen geradlinig anzuordnen und die Breite und den Abstand der feinen Linien zu ändern.
Ein solches Quantendrahtmuster basiert auf einem beispiellosen neuen Mechanismus.
Tropische Fischstreifen und Giraffenflecken:
Dieser Quantendraht basiert auf dem gleichen Prinzip wie das Streifenmuster tropischer Fische und das gesprenkelte Muster von Giraffen.
Die Forschungsgruppe stellte klar, dass „es wahrscheinlich spontan entsteht“.
Diese Errungenschaft bietet eine neue Perspektive für die ultrafeine Verarbeitung der Nanotechnologie.
Es ermöglicht die „Herstellung von Halbleiter- und Metall-Quantendrähten von 1 nm“.
Die Ergebnisse dieser Forschung wurden am 4. Mai in der US-amerikanischen Fachzeitschrift Science Advances veröffentlicht.
https://www.k.u-tokyo.ac.jp/information/category/press/10180.html
Ein Quantendraht mit einer Breite im Nanobereich, der auf der Oberfläche eines Graphitsubstrats erzeugt wird. Ein weißes rundes Teilchen entspricht einem einzelnen Rutheniumatom. (Bereitgestellt von der Universität Kyoto)
Herstellung von Drähten mit einer Linienbreite von mehreren Atomen: Anwendung auf 1-nm-Halbleiter
Asahi Shimbun Digital berichtete:
Halbleiter werden in Smartphones, Autos usw. verwendet und sind für unser Leben unverzichtbar.
Bei der aktuellen Mainstream-Methode wird die Oberfläche des Substrats abgetragen, um den Schaltkreis herzustellen.
Konventionelle Linienbreite/Miniaturisierung:
Es ist äußerst schwierig, die Linienbreite auf 10 nm oder weniger zu reduzieren.
Selbst wenn die Linienbreite ultrafein gestaltet werden kann, ist es schwierig, gleichmäßige und lange Schaltkreise zu erstellen.
Wir haben in unseren hochmodernen Fabriken im Ausland mit der Massenproduktion von Chips der nächsten Generation mit einer um 3 nm reduzierten Linienbreite begonnen, aber wir haben die Grenzen gesehen.
Diese neue Methode:
Es wurde durch Bestrahlen einer Substanz namens Rutheniumchlorid mit einem Laserstrahl auf die Oberfläche eines Graphitsubstrats aufgedampft.
Mit einem Spezialmikroskop analysiert:
Bei der Beobachtung der Oberfläche auf atomarer Ebene entstand „ein Quantendraht mit einer Linienbreite von 1,4 nm, der zwei Rutheniumatomen entspricht“.
Die Länge des Quantendrahtes selbst betrug das Tausendfache seiner Breite.
Durch Ändern der Aufdampfzeit und der Substrattemperatur können Breite und Abstand der feinen Linien angepasst werden.
Auch verschiedene Formen wie Streifenmuster, X-förmige Verbindungen, Y-förmige Verbindungen, Ringe und Spiralen sind möglich.
Denkbar seien Anwendungen für „Quantenschaltungen und Atomspulen neben Halbleitern“.