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Las corrientes generadas por dos puntos cuánticos de silicio independientes (dispositivos de un solo electrón) coincidieron con una incertidumbre de aproximadamente 4×10-7.
NTT Corporation (NTT) y el Instituto Nacional de Ciencia y Tecnología Industrial Avanzada (AIST) de Japón han generado corriente eléctrica estable y confiable utilizando puntos cuánticos. Ahora es posible generar una corriente de 160 picoamperios con una incertidumbre relativa de aproximadamente 10-7.
En áreas como la microfabricación, la física y la química, una tecnología de medición extremadamente precisa es crucial. Para medir estas corrientes, se utiliza un «estándar de corriente» basado en el estándar de resistencia Quantum Hall y el estándar de voltaje Josephson. El estándar garantiza que una medición de corriente tan precisa se realice conectando resistencias y fuentes de voltaje de una manera que aproveche los fenómenos de la mecánica cuántica a través de la ley de Ohm. Sin embargo, la incertidumbre relativa de dichos estándares actuales aumenta a medida que disminuye el valor actual. Para corrientes en el rango de nanoamperios y menos, la incertidumbre es inferior a 10-3 no se pudo realizar.
Para abordar esto, NTT y AIST se centraron en dispositivos de un solo electrón y tecnología de medición de corriente de precisión, respectivamente, para realizar mediciones precisas de corrientes pequeñas. Con un número finito de electrones fluyendo a través del conductor (dispositivo de un solo electrón), el flujo de electrones y, por lo tanto, la corriente se pueden controlar y medir con precisión. Las corrientes generadas por dos puntos cuánticos de silicio independientes (dispositivos de un solo electrón) coincidieron con una incertidumbre de aproximadamente 4×10-7. Al sumar las dos corrientes, también lograron duplicar con éxito la corriente manteniendo una pequeña incertidumbre.
Esta tecnología precisa de generación de energía y tecnología de comparación de corriente servirá como «estándar» para medir corrientes diminutas por debajo de los nanoamperios y ayudará a mejorar la precisión de la medición de corriente en la microfabricación de semiconductores, la medición química y la medición de radiación.
La investigación utilizó tecnología avanzada de microfabricación para crear dos pequeños puntos cuánticos de silicio (elemento A y elemento B), cada uno de los cuales mide decenas de nanómetros de tamaño. Para generar una corriente, primero se aplica un voltaje negativo a dos electrodos de puerta, creando puntos cuánticos en un cable de silicio. Al aplicar un voltaje positivo a uno de los electrodos de puerta, la barrera de energía en el cable de silicio desciende y los electrones se dirigen hacia el punto cuántico. Al ajustar el voltaje, los electrones se transfieren continuamente uno tras otro en una serie de procesos, generando así una corriente. Los resultados reales mostrados en el experimento muestran una región (meseta actual) donde la corriente permanece constante a pesar de los cambios de voltaje.
Utilizando con éxito puntos cuánticos de silicio para generar una corriente eléctrica estable y confiable. Los investigadores abordaron los desafíos que plantean las tecnologías de medición precisa, especialmente en el caso de corrientes extremadamente pequeñas. El logro no sólo garantiza la coherencia de las reglas fundamentales del mundo microscópico, sino que también tiene el potencial de alimentar múltiples dispositivos simultáneamente, allanando el camino para avances en las técnicas actuales de comparación y multiplicación.
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