也就是硅晶体的晶格常数约为0.543纳米,原子间距在0.2-0.3纳米之间。理论上,晶体管的最小尺寸可能接近几个晶格单位,也就是纳米级。
一个10纳米的结构能够包含18-20个硅原子。
而载流子运动,电子和空穴的平均自由程在硅中约为10-100纳米。
若晶体管尺寸缩小至此范围,载流子仍可有效传输信号,理论上支持纳米级运行。
PN结的耗尽区宽度会随掺杂浓度增加而减小。固体物理表明,通过高掺杂和强电场,耗尽区可缩小至纳米级,维持开关功能。
电子的德布罗意波长在常温下约为10到50纳米。当器件尺寸接近这一尺度,量子效应会显著影响电子行为。
这暗示了晶体管可能在纳米级运行,但也可能面临干扰。而树莓派的存在,让我意识到,晶体管就是能够在纳米级运行。
另外固体物理研究表明,尺寸减小时,表面原子占比增加,这为小型化提供了理论依据。
也就是说如果制造工艺突破微米限制,晶体管尺寸是可以接近晶格尺度。
我去年看了费曼的书,他在《底部有无限空间》中提出,物理规律允许在原子尺度操作器件。
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