米乐m6官方网站[理事长中钵良二]（以下简称“AIST”）物理测量标准研究部[研究部主任 Yasuhiro Nakamura] 量子电气标准研究小组研究员冈崎佑马、首席研究员中村英二、同一研究部研究组组长兼首席研究员 Shinhisa Kaneko 正在与日本电报电话公司 [代表董事 Hiroo Uoura]（以下简称“NTT”）NTT 基础研究实验室合作开发电流的最小单位电子8462_8484数字调制发达的技术。
电流是电子的流动，因此如果我们能够精确地控制和检测每个电子，我们就可以精确地产生和测量电流，这是传统测量仪器不可能实现的。产业技术研究院目前已开发出半导体纳米加工技术。单电子元素，我们一直致力于开发一种通过定期逐个发射电子来产生和测量直流电的技术。这次，我们开发了一种单电子数字调制技术，可以随时间改变电子的密度，并成功地在几个电子的水平上产生了具有精确任意波形的电流。以产生的电流为参考，在直流（0 Hz）至兆赫（MHz）的频段内，飞安 (fA)（10-158926_8994下一代元素的研发等基础研究做出贡献并阐明纳米结构中发生的物理现象。
该技术的详细信息将于2018年2月1日（英国时间）发布应用物理快车宣布
 |
| 可控制单个电子的装置的电子显微照片（左）和新开发的数字调制技术的示意图（右） |
在以降低存储器功耗为目标的自旋电子学等下一代器件的研发中，以及在阐明纳米结构中发生的物理现象的基础研究中，需要精确测量流过纳米结构的少量电流，以评估器件性能并观察物理现象。因此，阿托安 (aA)~fA）的技术变得越来越重要。未来，随着纳米技术的发展，各研究领域的测量目标将变得越来越小，微电流测量有望变得更加重要。
除了直流电之外，测量千赫 (kHz) 和 MHz 等频段的微小交流电也变得越来越重要。然而，现有的电流测量技术在测量此类频段的交流电时存在不确定性增加等问题，因此需要精确可靠的参考交流电产生技术。
电流由“每秒流动的电子数量”决定，因此控制每个电子的技术是生成极其准确和可靠的参考电流的最佳方法。 AIST一直致力于控制单个电子的基础技术的研究和开发。特别是制造可以一一控制电子的单电子器件所需的纳米加工技术，热噪声到目前为止，我们主要开发通过定期逐个发射电子来产生高精度直流电的技术，但这次我们致力于演示一种新的工作原理，以产生从直流电到 MHz 频率范围内的交流电。
通过每隔一定时间将电子一一发出，可以精确地产生直流电。然而，正弦波是啊方波，电流的幅度必须随时间变化。为了通过一一控制每个电子来实现这一点，我们需要控制电子的时间分布（密集调制) 必须完成。这次，我们重点讨论数字信号处理领域中使用的数字调制。在数字调制中，数字信号每一位的数据1和0对应于电信号的开启和关闭。通过使用适当的位模式改变开启信号的密度分布，可以生成任何波形。新开发的单电子数字调制技术将这一原理应用于单个电子的控制，随时间改变电子密度，可以产生任意波形的交流电。
图 1 左侧显示了采用纳米加工技术制造的可控制单个电子的单电子器件。在该装置中，将电压施加到半导体基板表面上通过微机械加工制造的电极上，电子可以在电控制下从左向右一一发射出去。通过对应数字信号1和0来控制“发送”或“不发送”，可以从仅包含一个电子的电流脉冲生成数字信号（图1右）。该技术可以调制电子的密度和密度，从而可以以极高的精度产生正弦波和方波等任意波形的交流电（图2）。
|
|
| 图 1 单电子器件的电子显微照片（左）和一个电子的数字调制（右） |
 |
| 图2 通过一个电子的数字调制产生正弦波（上）、方波（下）等任意波形交流电的原理 |
图3显示了使用开发的单电子数字调制技术产生的80 kHz正弦波和方波交流电的波形。测量到的电流波形（黑圈）和应该从数字信号模式生成的理论电流波形（红线）匹配良好，确认每个电子都可以被精确地数字调制。实验还证实，可以在高达 1 MHz 的宽频率范围内产生交流电流。此时，产生的交流电波形精确到几个电子的水平。如果将新开发的技术产生的任意波形交流电用作微电流测量的参考，则有望提高测量精度，并有助于评估下一代设备的操作性能和阐明纳米结构内的物理现象。
 |
图3 单电子数字调制生成的80 kHz正弦波（上）和方波（下）波形
仅显示交流分量减去直流分量。 |
在单电子数字调制中位错误是决定产生电流精度的因素，未来我们将进行误码降低和评估方面的研发，评估产生电流幅度的准确性。我们还旨在通过提高运行速度和缩短控制单个电子的周期来增加可产生的电流量。