在這個要求體積小、消耗功率小的電子元件的時代，
單電子電晶體 （簡稱SET）
將成為本世紀新一代最重要的奈米電子元件之一。

半個多世紀以來，「電晶體」的發明導致今天半導體科技的發展，也帶動了資訊、通訊等相關產業的蓬勃。至今，減少電晶體的尺寸與增快調變的速度，已成為半導體產業發展的目標。但是，當元件尺寸持續的縮小達到奈米尺度時，量子效應即成為主導元件特性的主要因素。

此外，現今單一晶片上已可含納上千萬個電晶體，其消耗功率所產生的熱能要如何排放，也成為棘手的問題。因此，以創新概念設計新的電晶體元件有其必要性與急迫性。「單電子電晶體」(Single Electron Transistor)具有低消耗功率及異常高的電荷靈敏度的優點，已成為下一世代偵測器、邏輯電路及量子電腦等產品開發上的主要元件。

日本NTT團隊 室溫SET研究有突破

單電子電晶體 (簡稱SET)是一種有源極(Source), 汲極(Drain)及閘極(Gate)的三極體。它與一般的場效應電晶體(FET)同樣的，可經由閘極電壓形成的電場來控制源、汲極間的電流。如圖一所示，SET主要是由中央島(island)透過二個可讓電子穿透的微小接合(tunnel junction)連結至電極所構成的。由於中央島的尺寸極小，把一個電子放進這個島中會把這個島的電位能提高 。

為了要讓一個電子進入這個島須要付出這個能量，所以在很小的偏壓下電子是進不去的，這個現象稱為「庫倫阻斷」(Coulomb blockade)，也就是一個有電壓但無電流的狀態。如果把偏壓固定在於一個小偏壓時，改變閘極電壓可控制電晶體的電流作週期震盪，每一個震盪代表中央島的電子個數增加或減少一個。庫倫阻斷與庫倫震盪兩種現象統稱為「電荷效應」(charging effect)。

目前的SET必須在低溫下操作，才能呈現其特殊功能。主要是因為高溫時將造成的二種效應，會破壞SET的特性：其一促使電子穿透而模糊了庫倫阻斷的特性；另一是造成多餘電子數的熱擾動。提高SET工作溫度是目前最主要的研究課題，唯有如此才能真正突顯SET的應用價值。欲達成此一目標，必須要中央島的尺寸能小於10奈米。應用最先進的矽材料氧化、蝕刻等製程技術，已可在實驗室達成此一目標。

最近，日本NTT團隊在SOI (Silicon on Insulator)矽基板上，也能製做出室溫矽的SET。NTT團隊在室溫SET研究的突破，使得SET邏輯電路的發展可以實現。NTT團隊利用藉由閘極電壓調變中央島內化學位能，以使源-汲極電流產生震盪變化，而證實了SET邏輯電路的可行性。