首頁發布時間: 2007-08-24
台灣電晶體奈米應用科學日前獲得重大突破。本院應用科學研究中心特聘研究員兼主任張亞中教授與國立中央大學電機工程學系副教授郭明庭，共同在2007年8月出刊的[物理評論快報](Physical Review Letters)發表奈米模型論文，獲得國際專業肯定。運用此理論可大幅降低奈米元件設計的困難，並提升奈米元件製作的準確性及可行性。
[物理評論快報](Physical Review Letters)係由美國物理學會(The American Physical Society)出版，旨在報導世界重要研究小組的最新進展。由於該期刊編審嚴謹，只選擇刊登高度原創性的論文；這次兩位教授的模型入選，說明台灣電晶體奈米元件製作的國際成就。
奈米尺寸(nanometer)非常微小，僅人類頭髮橫切面的10萬分之一。所有物質轉為奈米時，特性就會改變。例如，當黃金被製成金奈米粒子(nanoparticle)時，顏色就從金黃色轉為紅色。而質地柔軟常用來製成鉛筆蕊心的碳元素，製作成碳奈米管時，強度卻超過不銹鋼又具彈性，成為製作顯微探針的絕佳材料。目前從民生消費性產業到尖端高科技領域都能找到奈米科技的應用。
而新一代的電晶體為減低電力消耗、以及提高聚集密度，也不斷往奈米尺寸發展，往往一個小晶片上就包含數幾十萬個奈米元件。不過電晶體奈米元件操作精準度低而且工藝複雜，奈米元件製作仍非常困難、特性不易掌握。
張亞中教授論文的獨特處在於：以前的理論模擬只適用於簡單的量子點模型，且僅考慮單一能階被一兩個電子佔據的情形。然而真實的奈米元件(包括目前十分熱門的分子電晶體)，必須要考慮許多能階，且每一能階都可能被零個、一個、或兩個電子佔據，其中交互作用的關係，非常複雜。 因此若無一簡單可靠的理論模型來描述其電流與電壓的關係，要想設計出一實用的奈米元件，十分困難。
兩位教授的論文經由嚴謹的數學歸納法證明--無論真實的奈米元件中有多少能階參與，其電流特性均可藉一套簡單的數學運算法來推測其電流與電壓的關係，而且相鄰的奈米元件之間的交互作用對元件電流的影響，也可由此理論模型來推測。運用此理論可以大幅降低奈米元件設計的困難,提升奈米元件製作的準確性及可行性。
張亞中教授表示，一旦奈米元件的特性可以精確掌握，只要製作奈米元件的技術再提升，許多有突破性的奈米高科技產品(諸如: 超快速電腦,超高密度儲存,量子資訊等元件)便可應運而生。此理論對後續科技應用，將影響深刻又廣泛。
