???? ?芬蘭與美國(guó)的一個(gè)研究小組研制出單電子晶體管(SET)它能將振蕩電壓轉(zhuǎn)換成非常精確的電流，這有望更精確重新定義電流的基本單位???安培。該項(xiàng)科研成果刊登在近期出版的《納米科學(xué)與技術(shù)在線資源》網(wǎng)站上。

????? 安培、伏特及歐姆是電子學(xué)的三大基本單位，后兩者分別通過(guò)約瑟夫森電壓和量子化霍爾電阻的測(cè)量而得，然而目前的安培測(cè)量技術(shù)卻還延續(xù)著十九世紀(jì)使用的版本：真空中相距1米的兩根無(wú)限長(zhǎng)且圓截面可忽略的平行導(dǎo)線內(nèi)通過(guò)一恒定電流，當(dāng)兩導(dǎo)線每米長(zhǎng)度之間產(chǎn)生的力等于2×10-7牛頓時(shí)，則規(guī)定導(dǎo)線中通過(guò)的電流為1安培。這種宏觀測(cè)量方法，由于受到導(dǎo)線幾何形狀的影響而限制了測(cè)量精度。

?? ?? 因此，物理學(xué)家希望能通過(guò)一次產(chǎn)生一個(gè)電子的極為精確的電流源來(lái)重新定義安培。雖然此前研究人員曾試圖制作出這樣的SET，但沒(méi)有人能夠成功，因?yàn)閷?shí)踐證明要檢測(cè)到如此微小的電流極為困難。最近，赫爾辛基理工大學(xué)皮科拉領(lǐng)導(dǎo)的芬美兩國(guó)聯(lián)合研究小組制作出的SET解決了這一難題。該SET器件包含一個(gè)聯(lián)接2個(gè)隧道結(jié)的小導(dǎo)電島。

?????? 電子從一個(gè)結(jié)流入導(dǎo)電島，從另一個(gè)結(jié)流出。每個(gè)隧道結(jié)包含一個(gè)非常薄的絕緣層，通過(guò)它電子能夠?qū)崿F(xiàn)量子機(jī)械穿隧。由于隧道結(jié)是如此的小，以致于電子間的排斥力阻止了一次有超過(guò)一個(gè)以上的電子穿隧情況的發(fā)生。

?? ?? 研究人員首先將此器件降溫至0.1K以減少熱噪聲，然后在導(dǎo)電島和隧道結(jié)間加上固定電壓，在柵極加上振蕩電壓。藉由柵極電壓的振幅及平均值可精確決定每一振蕩周期內(nèi)穿隧通過(guò)的電子數(shù)。將此數(shù)目乘以柵極電壓的頻率及電子電荷量，就是通過(guò)器件的電流。由于振蕩電壓的幅值及頻率可精確測(cè)量，電子電荷量則是固定值，于是就能精確地計(jì)算出通過(guò)的電流。皮科拉表示，將10幾個(gè)上述元件并聯(lián)可將電流大小增加到足以測(cè)量的100皮安，他相信SET可做為定義標(biāo)準(zhǔn)電流的電流源。

? ??? 英國(guó)國(guó)家物理實(shí)驗(yàn)室羅賓森表示，上述研究成果非常有趣，而且如果能找到可靠方法將該器件并聯(lián)起來(lái)，并在每周期內(nèi)驅(qū)動(dòng)不只一個(gè)電子，它可能會(huì)有更加重大的影響。