روش جدیدی که به مواد نیمه هادی کمک میکند تا اتم به اتم از ناخالصیهای مفیدی برخوردار شوند که تواناییهای کارکرد مداری آنها را افزایش دهد، میتواند بازده پردازشگرهای مینیاتوری در مقیاس نانو را تا حد زیادی افزایش دهد.
مواد ناخالصی که به آنها دوپانت گفته میشود به منظور بالا بردن کیفیت کار نیمه هادیها به انها افزوده میشود. معمولا یک ماده با خاصیت هدایت کمتر نظیر آرسنیک یا گوگرد از طریق فرایند شیمیایی نشت دادن به یک نیمه هادی مانند سیلیکن یا ژرمانیم اضافه میشود. این فرایند تصادفی است و در تراز مولکولی انجام میشود.
با این حال میزان یکنواختی آن تا حدی هست که خواص پایدار و منظمی در نیمه هادی ایجاد کند.
اما با کوچکتر شدن ابعاد اجزای الکترونیک مدارها که موجب بالا رفتن سرعت تراشههای میشود، هر نوع غیر یکنواختی در توزیع ناخالصیها در درون ساختار نیمه هادی موجب میشود کارکرد آن در کمتر از حد انتظار قرار گیرد یا مختل شود.
اکنون تاکاهیرو شینادا و همکارانش از دانشگاه توکیو راهحلی برای این مشکل پیدا کردهاند. آنان برای توزیع یکنواخت ناخالصیها در اتمهای نیمه هادیها تک یونها را با دقتی مختص تراز نانو به اتمهای نیمه هادی اضافه میکنند.
محققان دانشگاه توکیو برای اضافه کردن ناخالصیها از روشی موسوم به پیوند یا کارگذاری تک یون single ion implantationاستفاده میکنند.
دراین روش از شمار متنوعی از یونها برای جا داده شدن درشمار زیادی از عناصر نظیر بریلیوم، بورون، فسفر، آهن و کبالت استفاده میشود.
در روش پیوند یون از یک دریچه بسیار کوچک جهت کسب یک تک یون از درون پرتویی از یونها استفاده میشوداین تک یون سپس روی ماده مورد نظر جا داده میشود.
فاصله یونهای جا داده شده از یکدیگر ۶۰نانومتر بود و آزمایشها نشان دادند که توزیع یونها در درون نیمه هادی متوازن بوده است.
البته این روش در حال حاضر نسبتا کند است و ۱۱روز طول کشید تا یک تراشه کامپیوتری به صورت کامل یونگذاری شد.
اما به اعتقاد محققان ژاپنی این روش به محققان کمک میکند تا دستگاههای الکترونیک خواست خود را بسازند توانایی بر کنترل شماره و موقعیت تک اتمها در مقیاس نانو به پژوهشگران کمک میکند تا درک بهتری از فیزیک نیمه هادیها بهدست آورند و در طراحی دستگاههایی که با یک اتم کار میکند نظیر کامپیوترهای کوانتومی موفق تر شوند.
محققان امیدوارند در نهایت این روش بتواند پس از تکمیل تا حد زیادی به سرعت کامپیوترها بیفزاید.