NTT Corporation i Narodowy Instytut Zaawansowanych Technologii Przemysłu (AIST) osiągnęły znaczny postęp w rozwijaniu standardów prądu kwantowego, tworząc stabilny i wiarygodny prąd elektryczny przy użyciu kropek kwantowych krzemu.
Badacze udowodnili, że możliwe jest generowanie stałego prądu o takiej samej amplitudzie w kilku kropkach kwantowych krzemu bez względu na urządzenie.
Osiągnięto znaczący kamień milowy, łącząc dwie kropki kwantowe krzemu równolegle i dokładnie mnożąc wygenerowany prąd.
Rewolucyjne odkrycie: kropki kwantowe krzemu w pomiarach prądu
NTT Corporation (NTT) oraz Narodowy Instytut Zaawansowanych Technologii Przemysłu (AIST) dokonały przełomu w opracowywaniu standardów dla prądów kwantowych, tworząc stabilny i niezawodny prąd elektryczny za pomocą kropek kwantowych. To badanie ma znaczenie dla doskonalenia precyzyjnych technologii pomiarowych poprzez zapewnienie spójności podstawowych praw panujących w mikroskopowym świecie oraz może być wykorzystane do zasilania większej liczby urządzeń jednocześnie, prowadząc do postępu w technikach porównywania i mnożenia prądu. Prace badawcze obejmowały współpracę między Shujim Nakamurą, starszym inżynierem badawczym (AIST), Nobuhisą Kanecko, głównym badaczem (AIST), Akirą Fujiwarą, starszym wybitnym badaczem (NTT) oraz Gentem Yamahatą, wybitnym badaczem (NTT).
To badanie zostało opublikowane w Nano Letters, miesięcznym recenzowanym czasopiśmie naukowym wydawanym przez American Chemical Society, i można je znaleźć tutaj: Universality and Multiplication of Gigahertz-Operated Silicon Pumps with Parts Per Million-Level Uncertainty.
Precyzyjna technologia pomiarowa jest coraz bardziej istotna w dziedzinach takich jak mikrofabrykacja, fizyka i chemia. Do pomiaru tych prądów wykorzystuje się „standard prądu”. Osiąga się go poprzez połączenie rezystorów i źródeł napięcia w taki sposób, aby wykorzystać zjawiska kwantowe, jak w Standardzie Rezystancji Halla i Standardzie Napięcia Josepha.
Standardy te są połączone przez prawo Ohma. Jednak wyzwaniem jest to, że im prąd staje się mniejszy, tym większa jest względna niepewność pomiaru. Jest to problematyczne dla precyzyjnych pomiarów, zwłaszcza prądów na poziomie nanoampera lub niższych. Prace NTT i AIST mają na celu pokonanie tego wyzwania. Badania i rozwój otrzymały wsparcie od Japońskiego Towarzystwa Promocji Nauki (JSPS) oraz Rozwoju Standardów Kwantowych i Ekstremalnych Technologii Pomiarowych z Wykorzystaniem Kontroli Jednoelektronowej.
NTT i AIST skoncentrowały się na urządzeniach jednoelektronowych oraz na precyzyjnej technologii pomiarowej prądu, aby dokonać dokładnych pomiarów małych prądów. W międzyczasie NTT pracuje nad standardami prądu przy wykorzystaniu kropek kwantowych krzemu, rozwijając technologię najbardziej precyzyjnej generacji prądu. W tym badaniu połączyły urządzenia kropek kwantowych krzemu NTT z precyzyjną technologią pomiaru prądu AIST. Porównano prądy generowane przez dwie niezależne kropki kwantowe krzemu i potwierdzono, po raz pierwszy na świecie, że oba są zgodne z niepewnością rzędu około 4×10^-7. Dodając te dwa prądy, udało się podwoić prąd przy zachowaniu niewielkiej niepewności. Ta precyzyjna technologia generacji i porównywania prądu posłuży jako „standard” do pomiaru małych prądów poniżej nanoampera i przyczyni się do poprawy dokładności pomiarów prądu w mikrofabrykacji półprzewodnikowej, pomiarze chemicznym i pomiarze promieniowania.
W celu przeprowadzenia badań naukowcy z NTT i AIST stworzyli dwie małe kropki kwantowe krzemu (Element A i Element B), każda o kilkudziesięciu nanometrach rozmiaru, przy użyciu zaawansowanej technologii mikrofabrykacji. Urządzenia były tworzone w NTT, a precyzyjne pomiary prądu były przeprowadzane w AIST. Do generowania prądu początkowo stosuje się ujemne napięcie do dwóch elektrod bramkowych, tworząc kropki kwantowe w drucie krzemu. Następnie, stosując dodatnie napięcie do jednej z elektrod bramkowych, obniża się barierę energetyczną w drucie krzemu, prowadząc elektrony do kropki kwantowej. Poprzez dostosowanie napięć, seria operacji ciągle przenosi elektrony jeden po drugim, generując prąd. Faktyczne wyniki pokazują obszar (platenu prądu), w którym prąd pozostaje stały, pomimo zmiany napięcia.
Wspólne wysiłki NTT Corporation (NTT) oraz Narodowego Instytutu Zaawansowanych Technologii Przemysłu (AIST) stanowią znaczący postęp w rozwoju standardów prądu kwantowego. Dzięki skutecznemu wykorzystaniu kropek kwantowych krzemu do generowania stabilnego i niezawodnego prądu elektrycznego. Badacze pokonali wyzwania związane z precyzyjnymi technologiami pomiarowymi, szczególnie w przypadku wyjątkowo małych prądów. To osiągnięcie nie tylko zapewnia spójność w podstawowych zasadach rządzących mikroskopowym światem, ale także ma potencjał do zasilania wielu urządzeń jednocześnie, otwierając drogę do postępu w technikach porównywania i mnożenia prądu.
1. Co osiągnęły NTT Corporation i Narodowy Instytut Zaawansowanych Technologii Przemysłu?
NTT Corporation i Narodowy Instytut Zaawansowanych Technologii Przemysłu osiągnęły znaczny postęp w rozwijaniu standardów prądu kwantowego, tworząc stabilny i wiarygodny prąd elektryczny przy użyciu kropek kwantowych krzemu.
2. Jaką rolę odgrywa to badanie w doskonaleniu precyzyjnych technologii pomiarowych?
To badanie ma znaczenie dla doskonalenia precyzyjnych technologii pomiarowych poprzez zapewnienie spójności podstawowych praw panujących w mikroskopowym świecie oraz może być wykorzystane do zasilania większej liczby urządzeń jednocześnie, prowadząc do postępu w technikach porównywania i mnożenia prądu.
3. Jakie były główne cele badawcze NTT i AIST?
NTT i AIST skoncentrowały się na urządzeniach jednoelektronowych oraz na precyzyjnej technologii pomiarowej prądu, aby dokonać dokładnych pomiarów małych prądów. NTT pracuje nad standardami prądu przy wykorzystaniu kropek kwantowych krzemu, rozwijając technologię najbardziej precyzyjnej generacji prądu.
4. Jak osiągnięto stabilny prąd elektryczny przy użyciu kropek kwantowych krzemu?
Badacze stworzyli dwie małe kropki kwantowe krzemu i przeprowadzili precyzyjne pomiary prądu. Stosując odpowiednie napięcia do elektrod bramkowych, operacje przenosiły elektrony jeden po drugim, co generowało stabilny prąd elektryczny.
5. Jak można wykorzystać to osiągnięcie w praktyce?
Precyzyjna technologia generacji i porównywania prądu przy wykorzystaniu kropek kwantowych krzemu może być wykorzystana jako „standard” do pomiaru małych prądów poniżej nanoampera. Przyczyni się to do poprawy dokładności pomiarów prądu w mikrofabrykacji półprzewodnikowej, pomiarze chemicznym i pomiarze promieniowania.
6. Gdzie można znaleźć więcej informacji na temat tego badania?
O badaniu można przeczytać w miesięcznym recenzowanym czasopiśmie naukowym Nano Letters, wydawanym przez American Chemical Society. Link do artykułu: Universality and Multiplication of Gigahertz-Operated Silicon Pumps with Parts Per Million-Level Uncertainty
Definicje
Prąd kwantowy: Prąd elektryczny generowany przy użyciu kropek kwantowych, które posiadają energię w jednostkach kwantowych.
Kropki kwantowe: Nanocząstki lub mikroskładniki, które posiadają własności kwantowe, takie jak kwantowanie energii i kwantowanie ładunku.
Krzem: Półprzewodnikowy materiał, który jest powszechnie stosowany w technologii mikroelektroniki.
Japońskie Towarzystwo Promocji Nauki (JSPS): Organizacja wspierająca naukę i badania naukowe w Japonii.
Rozwój Standardów Kwantowych i Ekstremalnych Technologii Pomiarowych z Wykorzystaniem Kontroli Jednoelektronowej: Program badawczy wspierający rozwój precyzyjnych technologii pomiarowych opartych na kontroli jednoelektronowej.
The source of the article is from the blog kunsthuisoaleer.nl