Твердотельный одноатомный одноэлектронный транзистор изготавливается на поверхности монокристаллической подложки полупроводника или диэлектрика, в приповерхностный слой которой предварительно имплантированы одиночные примесные атомы. Электроды стока и истока размещаются на поверхности кристалла таким образом, чтобы было возможно одиночное туннелирование электронов между электродами стока и истока и примесным атомом, который является рабочим зарядовым центром. Затворные электроды создаются на поверхности подложки на таком расстоянии от примесного атома, чтобы исключить возможность туннелирования. Как правило, туннельная прозрачность эффективных потенциальных барьеров составляет от сотых до десятитысячных долей единицы.

Рис. 1 а) Блок-схема одноатомного одноэлектронного транзистора на основе примесного атома. Синими кружками отмечены примесные атомы. Красным кружком отмечен атом, который является рабочим зарядовым центром транзистора. б) Энергетическая диаграмма одноатомного одноэлектронного транзистора. Пунктиром показаны профили эффективного потенциального барьера для различных затворных напряжений.

Ключевой особенностью вольт-амперных и сигнальных характеристик одноатомных одноэлектронных транзисторов является наличие большой кулоновской блокады. Для высокотемпературных одноатомных транзисторов величина этой блокады может достигать сотен мВ. Ключевой особенностью такого транзистора является отражение особенностей структуры его дискретного энергетического спектра на форме вольт-амперных и сигнальных характеристик. Проявление дискретных энергетических уровней электронов рабочего зарядового центра на вольт-амперных характеристиках выражается в наличии токовых ступенек, по которым, решая обратную задачу, можно восстановить энергетических спектр рабочего примесного атома транзистора. Рабочая температура такого транзистора определяется «глубиной» залегания примесных одночастичных уровней в запрещенной зоне полупроводника или диэлектрика.

Области применения

• Элементы твердотельного квантового компьютера.
• Квантовые сенсоры.
• Зарядовые клеточные автоматы.
• Зарядовый резервуарные нейронные сети.

Преимущества перед аналогами

• Создание одноатомных одноэлектронные элементов и устройств открывает дорогу к созданию электронных устройств с атомной функциональной структурой и субнанометровыми характерными размерами рабочих элементов.
• Возможность управлять транспортом одиночных электронов, вплоть до электрического считывания заселенности одночастичных состояний.
• В них реализуется возможность функционального использования особенности дискретного энергетического спектра электронов.

Интеллектуальная собственность

• Патент. 2019 Способ изготовления одноэлектронных одноатомных транзисторов с открытым каналом транзистора и транзистор, изготовленный таким способом. Авторы: Божьев Иван Вячеславович, Преснов Денис Евгеньевич, Крупенин Владимир  Александрович, Снигирев Олег Васильевич, Шорохов Владислав Владимирович, Дагесян Саркис Арменакович #2694155, 9 июля
• Патент. 2008 Способ определения электрической емкости уединенной наночастицы. Авторы: Шорохов Владислав Владимирович, Солдатов Евгений Сергеевич #RU2321011, 27 марта
• Программы для ЭВМ поданы на регистрацию