Elektrik Mühendisliği · Sayı 357 · Temmuz 1988
KUANTUM ETKİSİ AYGITI:YARININ TRANSİSTÖRÜMÜ
Elektronik ve yarı iletkenler Teknik / bilimsel makale
- Yıl
- 1988
- Sayfa
- 4
- Okuma süresi
- 12 dk
- Görüntülenme
- 0
Konu
İlgili: Bilim, teknoloji ve meslek tarihi
Anahtar kelimeler
- kuantum etkisi aygıtı
- galyum arsenit
- alan etkisi transistörü
- tünelleme
- büyüklük kuantizasyonu
- tümleşik devre
Özet
Yazı, alışılmış tümleşik devre elemanlarının küçültülmesindeki fiziksel sınırları ele alarak, kuantum mekaniksel etkilere dayanan yeni tür yarı iletken aygıtların (kuantum etkisi aygıtları) geleneksel alan etkisi transistörlerine (FET) alternatif olabileceğini tartışmaktadır. Galyum arsenit ve alüminyum galyum arsenit tabakalarından oluşan bu aygıtlarda tünelleme, büyüklük kuantizasyonu ve rezonans gibi kuantum olaylarının nasıl çalıştığı açıklanmaktadır.
Tam metin
Metin PDF'ten otomatik çıkarılmıştır; tablo, şekil ve formüller eksik ya da hatalı olabilir. Özgün dizgi için PDF'e bakın.
KUANTUM ETKİSİ AY GITI: Y ARININ TRANSİSTORU MÜ?<
Robert T.BATE Çev: F. Levent Değertekin**
Alışılmış tümleşik devre elemanları, ancak işlevlerini bozan etkiler meydana çıkmayacak kadar küçültülebilir. Bu boyut sınırının ötesine yeni bir tür yarı iletken aygıtla geçilebilir.
Elektronik endüstrisi ve tümleşik devreler ters bir kaderi paylaşıyorlar. Devreler küçüldükçe endüstri büyüyor ve bu büyüme, tek bir yonga üzerine daha fazla devre sığdırılabildiği sürece devam edecek. Ancak genel kanı ve dikkatli analizler belki de önümüzdeki on yıl içinde boyutlarındaki küçülmenin devre teknolojisinin sınırlarını aşacağının gösteriyor. Uygulamadaki sınırlamalar asılsa bile, devre elemanlarının davranışlarını yöneten fizik kanunları bu elemanların boyutlarına çok temel bazı sınırlamalar getirmektedir. Elektronik endüstrisi genişle mesini sürdürmek için yeni bir teknolojik devrime gerek sinim duyuyor.
Texas Instrumentsta görevli bir fizikçi olarak, yarı iletken aygıtlar için yeni bir buluş sahası yaratmanın kaçınılmazlığının yıllardır farkındayım. Meslektaşım Pal lab K. Chatterjee'nin 1982'de yayınladığı çalışması da boyutlardaki küçülmenin son noktasına ne kadar yak laştığımızı belirtmesi nedeniyle endişelerimi artırmıştır. Bu konuda halâ bazı tartışmalar olmasına rağmen tah minler en küçük boyutların metrenin 100 ve 500 milyarda biri arasında değiştiğini gösteriyor. Problemi tartışırken çoğumuz aynı çözüme ulaşmaktayız: Alışılmış devre lerde boyutları sınırlayan pek çok görüngü, eskisine oranla çok etkili ve yetenekli yeni kuşak aygıtlarda kul lanılabilir. Bu aygıtların işlevsel tabanı, yarıiletken tekno lojisini atom içindeki parçacıkların dalga gibi davrandık ları, daha önce geçilmez sanılan bariyerlerden geçitikleri bir fizik alanına taşıyan, kuantum mekaniksel etkilere dayanmaktadır, kuantum yarıiletken aygıtlarıyla bir sü perbilgisayar devresinin tek bir yonga üzerine yerleştiri lebileceğine inanmaktayım.
KUANTUM Y ONGA standart yonga elemanlarına göre 100 defa daha küçük boyutlara sahiptir. Akım negatif katkılı (n katkılı) bir galyum arsenit bloktan diğerine bir alüminyum galyum arsenit tabakanın, galyum arsenit bir kübün ve daha sonra başka bir alüminyum galyum arsenit tabakanın içinden geçerek akar. Bu boyuttaki tabakalarda ortaya çıkan kuantum mekanik etkiler nedeniyle bir kuantum aygıtın ilettiği okım uygulanan gerilime son derece duyarlıdır ve bundan dolayı çok iyi Kontrol edilebilir.
Kuantum aygıtlarının yapısı bugünün yongalarında kul lanılan malzemelerden oluşturulmuştur: Katkılı ("doped") silikon, katkılı ve katkısız galyum arsenit ve alüminyum galyum arsenit. Bugünkü tümleşik devrelerden yaklaşık 100 kat daha küçük olabildikleri için güvenilir bir aygıtın tasarımlanması ve fabrikasyonu çok büyük bir çabayı or taya çıkarmaktadır. Üretim yöntemleri oldukça ileri bir düzeye getirilmeli, iç bağlantı ve yerleştirme stratejileri boyuttaki azalmanın yaratacağı özel problemleri çöze cek şekilde planlanmalıdır.
Ne kadar zor gözükürse gözüksün, her fonksiyonun ma liyetinde on bin kat azalmaya neden olabilecek kuantum aygıtlarının gerçekleştirilmesi için harcanacak çabaların karşılığı alınacaktır. Bu düzenlemelerin yapılması, üre ti n teknolojisi bilinmeyen yeni malzemelere geçilmesin den daha kolaydır. Texas Instrumentsla olduğu gibi diğer endüstri, devlet ve akademi laboratuvarlarındaki gelişmeler kuantum aygıtlarının elekronik endüstrisinin beklediği devrimi gerçekleştirebileceğini göstermektedir.
ALAN ETKİSİ TRANSİSTÖRLERİ, bugün tümleşik devrelerin büyük kısmını oluşturmakta ve klasik fizik yasalarına göre çalışmaktadır. Silikon transistorda (üstte) geçide pozitif gerilim uygulandığında elektronlar kaynak ve pozitif
* özgün Metin: "The Ouantum Effect Device: Tomorrow's Transistor?" Scıentılıc American, Mart 1988, Cilt 258, Sayı 3. " ODTÜ Elektrik ve Elektronik Mühendisliği Bolümü 3. sınıf öğrencisi.
gerilimli akaç arasında akarlar. Geçit gerilimi iki n katkılı bölge arasında bir çeşit elektron köprüsü yaratır; bu gerilim olmadığında pozitif katkılı (p Vatkılı) silikon kanaldaki elektronlar dağılır ve kanal geçilmez olur. Buna karşılık, galyum arsenit transistor (altta) geçitte gerilim yokken İletmek, fakat nefatif biör gerilim uygulanması durumunda elektronların kaynaktan akaca akışını kesmektir.
Tümleşik devre elemanlarını küçültme çabası her devrenin işlevlerini gerçekleştirmesi için gerekli süreyi ve maliyeti en alt düzeye indirme isteğinden kaynaklan maktadır. Bir çok işlemler gerçekte anahtar gibi davra nan transistörler tarafından yapılır. Bir transistörde hız, anahtarlama ve harcanan gücün kontrolundaki has saslık, aygıt tarafından yapılan her işlem başına düşen maliyeti ve zamanı belirler. Kuantum ilkelerine dayalı bir transistor boyutları küçük olduğu için daha hızlı olabilir ve alışılmış transistörlere göre daha az güç harcayabilir, ayrıca kuantum fenomenine özgü bazı etkiler nedeniyle de çok yüksek kontrol olanağı yaratabilir.
Bu nitelikleri en iyi şekilde görebilmek için alışılmış tran sistörlerin performansıyla karşılaştırmak gerekir. Bugün en yaygın olarak kullanılan transistörler, alan etkisi tran sistörleri veya kısaca FEPlerdir. Bu aygıtlar elektrik yükünün iletilmesini sağlayacak şekilde katkılanmış yarıiletken malzemelerden yapılmıştır. Yük taşıyıcıları negatif yük taşıyan elektronlar veya pozitif delik ("hole") lerdir. Yük taşıyıcı olarak elektron kullanan yarıiletken lere negatif katkılı ("n doped") ve yükleri delikler yardı mıyla taşıyan yarıiletkenlere ise positive katkılı ("p doped") denir. Silikon tümleşik devrelerin gelenksel mal zemesi olmuştur, fakat daha hızlı olan galyum arsenit (GaAs) transistörler de yapılmıştır.
Bu iki tip transistörlerin yapıları pek farklı değildir (Şekih.) Tipik bir silikon FETle kaynak ("source") deni len n katkılı bir bölge yine n katkılı akaç ("drain") tan p katkılı bir kanalla ayrılmıştır. Kanalın tepesine p katkılı silikonla doğrudan teması önlemek için yalıtkan bir sili kon oksitle ayrılmış durumda geçit ("gate") denilen metal bir elektrot vardır. (Buradaki met al oksit y arı iletken dü zenlemesi n MOS, p MOS, ve MOSFET gibi bir çok kısaltmanın kaynağıdır). Akaca pozitif bir gerilim uygu landığında geçide de zayıf bir pozitif gerilim uygulanarak elektronlar geçidin altındaki silikon kanalda biriktirilir ve iki n katkılı bölge arasında negatif yük taşıyıcı bir köprü oluşur. Terstenim ("inversion") tabakası denilen bu köprü j elektronların akaçtaki pozitif gerilime doğru akmasına olanak sağlar. Oluşan akım, geçit üzerindeki gerilimi kaldırarak yani terslenim tabakasındaki elektronları dağıtarak kesilebilir.
Galyum arsenit transistörde de bir geçit elektrodu, kay nak ve akaç olarak kullamlanbağlantı uçları vardır, fakat bu transistörde alt tabakadaki n katkılı bölge sınırlanma mıştır. Geçit ve akaca pozitif bir gerilim uygulandığında elektronlar kaynaktan serbestçe akmaktadır, geçide ne gatif bir gerilim uygulanırsa altındaki elektronları itmekte ve iletim yolunu kapamaktadır.
Her iki transistörde de üç bağlantı ucu bulunmakta, geçit üzerindeki gerilim ayarlanarak anahtarlama yapılmakta dır. Bu aygıtlar şu andaki boyutlarda düzgün çalışmakta dır ancak boyutlardaki küçülmeyle birlikte anahtarlama düzeyleri arasındaki ayrım ortadan, kalkmaktadır. Küçük ölçeklerde kaçak akım transistörlerin tamamen "açık" ("OFF") olmasını engellemekte aynı zamanda gereksiz güç harcanmasına neden olmaktadır. Yarıiletkendeki bulaşık maddeler ve kristal yapıdaki bozukluklar elek
tronların saçılmasını sağlayarak hem iletimi hem de anahtarlamayı yavaşlatmaktadır. Bütün yararlarına rağ men bugünkü FET'in bir problemi vardır: Boyutlarının küçüldüğü ölçüde anahtarlama yeteneği de kötüleş mektedir.
Kuantum yarıiletken aygıtlar nitel olarak değişik şekilde çalışacakları için alışılmış transistörlerin hiç bir zaman ulaşamayacakları kadar küçük boyutlarda daha hassas ve etkili anahtarlama kontrolü vaadetmektedir. Bazı kuantum yarıiletken aygıtlar negatif çıkarım("differenti al") direnci göstermektedir. Yani gerilim artırıldığında akımın azaldığı bazı gerilim aralıkları vardır. Akım gerilim grafiği üzerinde, bu özellik akım tepesi ("peak") ve akım vadisi olarak gözükmektedir. (Şekil 2). Negatif çıkarım direnci, bir fizikçi için, çoğu zaman kuantum etkilerinin deneysel bir aygıtta çalışır durumda olduğunun tek göstergesidir.
Kuantum etkilerinin en can alıcı noktasının oluşturan ko lay bulunmaz görüngü, elektronların dalgasal karakteri dir. Kuantum kuramı elektronların dalga boylarıyla karşılaştırabilir boyutlara hapsedildiği ya da sınırlandığı zaman dalga gibi davranacağını söylemektedir. Bu ne denle kuantum aygıtlarının en az bir boyutu elektronun dalga boyuyla karşılaştırabilir uzunlukta olmalıdır. Oda sıcaklığında galyum arsenit içinde bu dalga boyu sadece 200 Angstromdur. Elektronları sınırlayabilecek bariyerier fiziksel değil enerji bariyerleridir. Bütün elektronların sınırlı bir enerjisi vardır, ve enerji düzeyleri olduğu bilinir; kullanılabilir enerji düzeyleri maddenin ayırıcı özelliğidir. Küçük aralıklarla ayrılan enerji düzeylerine bant denir. Birçok katıda her banttaki enerji yüzeyleri o kadar içiçedir ki bunlar neredeyse süreklidir, ve bu nedenle elektronlar çok küçük enerji artışlarıyla düzey değiştire bilirler.
İki değişik madde arasında elektriğin iletilip iletileme yecağini enerji bantlarının göreceli konumları belirler. Bir elektronun bir maddeden diğerine enerji değişimi olma dan geçebilmesi için iki maddenin enerji bantlarının üstüste gelmesi gerekir. Özellikle, ilk maddede elektron ların ortalama olarak bulunduğu düzeyin Fermi düzeyi ikinci maddedeki bir enerji bandına denk gelmesi gerekir. İkinci maddenin enerji bandı ilkinin Fermi düzeyinden yüksekse ikinci madde elektron hareketine karşı bariyer gibi davranır.
Örneğin, normal şartlarda alüminyum galyum arsenit (Al GaAs) n katkılı galyum arsenitteki elektronlar için bir ba riyer oluşturur. Elektronlar katkılı GaAs'ten AlGa As'e geçemezler, çünkü AlGaAs'in iletim bandı ("conduction band") GaAs'in Fermi düzeyinden çok daha yüksek bir enerji düzeyindedir. Ancak bariyerin fiziksel boyutları elektronların dalgasal yapısını ortaya çıkaracak şekilde değişitirilirse, elektron daha önce hareketine engel olan AlGals'in içinden tünelleme yapacaktır. Bundan dolayı iki katkılı GaAs tabakası arasına 200 A'dan ince bir Al GaAs tabakası sandviçlenirse, elektronlar bu bariyerin içinde tünelleme yaparak diğer taraftaki GaAs'e ulaşa caklardır. Bu tünelleme bir çeşit kuantum etkisidir. Bariyerier elektronları dalgaboylarıyla karşılaştırabilir
boyutlarda sınırladıklarında elektronlar, birbiriyle bağlan tılı başka kuantum olaylarından etkilenir: Büyüklü kuanti zasyon u ("size quantization") ve rezonans. Büyüklük kuantizasyonu, katıların iletim bandında görülen enerji düzeylerindeki sürekliliğin kesikli ("discrete") enerji kuantalarına ya da durumlarına ("states") dönüşmesine neden olur. Bu durum en iyi şekilde elektronun belli bir enerji aralığında bulunabileceği enerji durumlarını göste ren durum yoğunluğu ("density of states") grafiğinde an latılabilir. (Şekil 3)
Örneğin, ince bir tabaka GaAs, AlGaAs bariyerleri arasına yerleştirildiğinde durum yoğunluğu grafiği bir tepeden çok merdivene benzer. Kuantizasyon derecesi sınırlamanın derecesine bağlıdır. GaAsteki elektronlar üç boyutta sınırlanınca (kuantum noktası ("quantum dot"))enerji düzeyleri tamamen kesintili bir boyutlu sınırlama (kuantum kuyusu (" guantum wel)) ve iki boyutlu sınırlamada (kuantum teli ("guantum wire")) ise enerji düzeyleri halâ bir miktar süreklidir.
Kuantum sınırlamasının diğer sonucu olan rezonans, an cak belli derecede büyüklük kuantizasyonu varsa görülür. Örneğin bir kuantum kuyusuna giren elektron dalgaları kuyunun uzak duvarından yansırlar ve dalgalar kuantum sınırlaması içinde gidip gelirler. (Şekil 4) Bu du rumda tünelleme akımını artırır ve rezonansa girerler. Büyüklük kuantizasyonu da rezonans da ileri geri hare ket eden dalgaların birbirini güçlendirici girişimleri sonu cu oluşur. Akımda rezonans nedeniyle oluşan artışla herhangi bir enerji düzeyinde çoğalmış yoğunluğun neden olduğu artışı ayırmak oldukça güçtür.
Aslında bu farkın transistorun çalışmasında herhangi bir önemi yoktur. Kuantum etkisi aygıtlarında önemli olan, çok az farkılı iki gerilimin çok farklı tepkilere neden olmasıdır. Bu farklar en yüksek kuantizasyon o noktada oluştuğundan enfazla sınırlanmış yapıda, "kuantum noktası'nda görülür. Tünellemenin olduğu gerilimlerde akım, yüksek durum yoğunluğu ve rezonans etkileriyle artarak bir tepe oluşturur. Diğer gerilim seviyelerin elektronların uygun kuantum düzeyleri bulamamaları nedeniyle çok az tünelleme olur ve akım grafiğinde bir vadi yapısı görülür.
Bu kuantum etkilerinin transistörde nasıl çalıştığını görebilmek için n katkılı GaAs'in AlGaAs GaAs bir kuan tum noktasıyla ayrıldığını. Katkılı GaAs tabakasından aynı yapıdaki diğer tabakaya geçmeye çalışan elektron lar AlGaAs tabakasından, kuantum noktasından ve son ra diğer AlGaAs tabakasından tünelleme yapmak zorun dadır. Ancak bu kuantum noktasına girebilmeleri için noktadaki enerji düzeylerinden birinin elektronların yayıl dığı katkılı GaAs'in Fermi düzeyine denk olması gerekir.
GaAs yayıcı ("emitter") nın Fermi düzeyi noktanın diğer tarafındaki katkılı GaAs tabakasına ("collector") pozitif gerilim uygulayarak yüksek düzeylere getirilebilir. Bir gerilimde, yayıcının Fermi düzeyi noktanın enerji düzey lerinden birine ulaşır ve elektronlar noktaya tünelleme yaparak rezonansa girerler. Bu olayın meydana geldiği bir tek gerilim vardır; diğer gerilimlerde termal uyarılma, kaçak ve saçılma nedeniyle oluşan akım ihmal edilebilir
büyüklüktedir. Böylece yarıiletken bir aygıtın anahtarla ması çok hassas olarak kontrol edilebilir.
Bu açıklama kapsamında kuantum noktası kullanılan kuantum çiftli aygıtlar uzak görünse bile, böyle bir aygıtın gerçekleştirilmesi çok uzakta olmayabilir. Ger çekte, kuantum etkileri yarıiletken aygıtlarda 1950'ler den beri kullanılmaktadır. Şu anda IBM Thomas VVatson Araştırma Merkezi'nde çalışan Leo Esaki'nin adıyla anı lan "Esaki tünel diyodu" ilk kuantum yarıiletken aygıttır. Bu diyotta n ve p katkılı yarıiletkenler yük taşıyıcı olmay an bir tabaka oluşturacak şekilde birleştirilmiştir. Çok yüksek katkılama yapılarak boşaltılmış ("depletion") ta baka, yani yük taşıyıcısından arındırılan tabaka, elek tronların içinden tünelleme yapabileceği kadar ince ola bilmektedir. Esaki diyodu, çok daha «ftkîli ve kullanışlı üç terminalli aygıtlarla aynı zamanda bulunduğu için pek fazla ilgi görmemiştir.
1 Bopdu vnatama •
1 BoyuSu )mıtona
2 0 0 ANCSTKOMS
In Kaflolı galyum ersem)
V
• Alüminyum gatyum 'arsenid
| Galyum arunid
KUANTUM SINIRLAMASI) İletken bir malzemede elektronun bulunabileceği enerji durumlarını değiştirir, örneğin sıradan bir n katkılı galyum arsenitte (en üstte solda) elektronlar serbestçe hareket edebildikleri sürekli durumlar bulabilir, fakat electron dalgaboyu (zoo ongstroy) genişliğinde bir kuantum kuyusu etrafında alüminyum galyum arsenit bariyerler dikildiğinde kuyudaki enerji durum yoğunluğu kuantlze veya süreksiz hâle gelir, (en üstte sağda). Kuyunun yüksekliğinin sımrlan ması bir kuantum telinin oluşmasını sağlar (altta solda). Kuantizasyon derecesi sınırlamanın derecesine bağlıdır; gerçek kuantizasyon ancak galyum orsenlt üç boyutta kuantum noktası yapısında bulunduğu zaman fark edilir (altta sağda).
1960'larda Watson Araştırma Merkezi'nde çalışanlar MOSFETlerin tersinim tabakasında tek boyutta kuantum sınırlaması olduğunu gördüler. Kuantum etkisinin aygıt üzerindeki etkileri çok az olduğundan bu kesifin tran r
MrCMkn •
, R « o m Q « l t n VatUGeriM
rî m
ns
t
I — I—
\
Rezonms G e r i M
Bir kauntum kuyusu aygıtının akım gerlllm karakteristiği galyum arsenit kayusunun enerji durumları yoğunluğu nun kuantizasyonunu yansıtır. Böyle aygıtlar n katkılı galyum arsenit Özerkine uygulanan gerilimin arttığı sıra da aygıt tarafından iletilen akımın azaldığı bir gerilim aralığı gösterirler. Bu durum bir gerilimde (rezonans gerilimi) n katkılı maddedeki elektronların ortalama enerjisi (sarı bandın üstü) kuyudaki kuantum durumlarından (kırmızı) biriyle çakışan bir düzeye gelir, fakat bu gerilimin üstünde katkılı galyum arsenitin enerji bandı kuantum durumlarının arasında bulunur. Böylece rezonans geriliminde elektron (ok İşaretli) alüminyum galyum arsenit ener|i barlyerl İçinden tünelleme yapabilirken, vadi geriliminde elektronun tünelleme yapabileceği hiç durum yoktur.
Temas noktalarından birine (üstte) rezonans gerilimi uygulandığında tünelleme yapan elektronlar (oklar) galyum arsenit kuantum kuyusu (kırmızı) içinde rezonans yaratırlar. Elektron dalgaları kuyu içinde İleri geri yansırlar, akımı sayfanın üstündeki grafikte tepe oluşturacak şekilde artırırlar. Vadi geriliminde (altta) çok az tünelleme veya rezonans olur ve akım ani olarak azalır.
sistörün gelişmesine pek katkısı olmamıştır. I llionis Üniversitesinden Nick Holanyak Jr., kuantum kuyularını lazerlerin standart yapıtaşı olarak geliştirmiştir. 1970'ler de Esaki, W atson Araştırma Merkezi'nden Leroy L Chang ve şu an Kuzey Carolina Tarımsal ve Teknik Üniversitesi'nde bulunan Raphael Tsu kuantum kuyu larında rezonans tünellemesi üzerinde ilk deneyleri yap tılar. Kuantum etkileri yakın zamandaki modülasyon katkılı FET'lere kadar transistörlerde kullanılmamıştır. Ancak bu aygıtlardaki kuantum kuyuları da sadece elek tronların hareketliliğini artırmak için kullanılmıştır. Bunun dışında aygıt normal bir transistor gibi davranmaktadır.
Y üzeysel görünmekle birlikte bu gelişmeler kuantum yarıiletken aygıtların yapılması için gereken gelişmiş tek niklerin oluşmasına yardım etmiştir, böylece bu alana ilgi arttığında en azından deneysel yapıları gerçekleştirecek teknoloji elde bulunmaktaydı. Geçen dört senede sıfır boyutlu kuantum yapılarının gerçekleştirilmesi bütün dünyada araştırmacıların hedefi haline gelmiştir. AT&T, Bell Laboratuvarları, IBM, M.I.T., Cambridge Üniversitesi ve Philips Araştırma Laboratuvarları'nda silikon ve gal yum arsenit aygıtlarında kuantum teli kullanılarak büyük lük kuantisazyonu ("size quantization") gösterilmiş, AT&T, Hughes Araştırma Laboratuvarları ve Glasgovv Üniversitesi'nde de kuantum noktaları üretilmiş ve bura larda büyüklü kuantizasyonunun en açık belirtileri göz lenmiştir.
Kuantum noktalı bir yapısı olan, kullanılabilir bir yarıilet ken aygıt henüz yapılmamıştır, fakat birkaç yıl içinde ilkörnekler görülmeye başlanacaktır. Devam etmekte olan araştırmaların hedeflerinden biri de halen çoğunluk la diyot olan aygıtların üçüncü bir bağlantılarla kuantum yapısını kullanılır hale getirerek üç terminalli aygıtlara çevirmektir. Böyle bir bağlantı yapıldığı t art irde kolayca aygıt üretilebilecek ve tünelleme ile ulaşılabilecek en yüksek anahtarlama hızına ulaşılacaktır. Ancak bu ka dar ince tabakalar arasına güvenilir ve yapıyı bozmayan bağlantılar yapabilecek teknolojiyi tasarlamak için çok büyük yaratıcılık gerekmektedir. Kuantum noktalarını küçük aralıklarla yanyana yerleşti rerek elektronların bir noktadan diğerine bir kuantize du rumdan diğerine tünelleme yapması da sağlanabilir. Bu düzenleme devre kontrolunda en son nokta olabilir, çünkü elektronların çıkış ve varış noktalarındaki enerji durumları kesinlikle belirlenebilir. Y ine de asıl zorluk şu andaki yarıiletken ürünlerden yüzlerce defa küçük yapılar üretmek için gerekli müthiş çalışmadır. Bu dere cedeki küçülme, endüstrinin kuantum aygıtlarını ticari varlıklar olarak görmesinden önce bağlantı ve yerleştir me ile ilgili çözülmesi gereken problemlere neden olacak tır.
Bu kadar çok sayıda araştırma grubununu bu problemli teknoloji ile uğraşması, bu ağıtların müthiş potansiyelini ve gelecek yarıiletken devriminde yüklenecekleri büyük rolü göstermektedir. Bu gelişim içinde ortaya çıkacak harcama ve riskler hızlı gelişen elektronik endüstrisini yeniden yaşama döndürmek içien göze alınmalıdır; ulaşı lacak sonuçlar ancak tümleşik devrelere her bakımdan güvenen bir topluma yararlı olabilir.