中促会诺奖孵化专委会主任彭宏钟

【彭宏钟《五进制芯片（铋、锡、铅、铟、镓）数理化基础宏微分析》】

论文摘要（含关键词、作者信息）

题目：五进制芯片（铋、锡、铅、铟、镓）数理化基础宏微分析

——埃米级频谱粒子转化技术之数论逻辑表达

作者：彭宏钟

单位：中国国际经济技术合作促进会诺贝尔奖孵化专业委员会

摘要：后硅时代半导体技术面临二进制逻辑信息密度与量子调控的双重瓶颈，本文基于《宇宙宏微学》理论框架，提出以铋、锡、铅、铟、镓五种元素为核心的五进制芯片技术路径。通过构建埃米级（Å）粒子频谱转化与五进制数论的映射体系，将“0-4”五态对应元素电子组态、能级跃迁及自旋特性，实现单粒子多信息维度的并行编码；从微观粒子频谱调控、介观材料量子特性到宏观芯片逻辑系统，贯通“粒子-材料-器件-系统”的宏微协同分析链路。研究证实，五进制逻辑可使信息密度提升至二进制的log₂5≈2.32倍，结合埃米级异质结制备工艺，芯片开关速度逼近太赫兹级（1.2THz），能耗较传统硅基芯片降低10%—90%。本文通过群论态对称性分析、MBE/ALD异质结制备测试及掺杂比例调控验证，明确了五进制芯片的数理化可行性，为后硅时代高算力、低功耗芯片研发提供原创理论与技术方案，契合人类命运共同体的科技共享发展理念。

关键词：五进制芯片；埃米级频谱粒子转化；铋锡铅铟镓；宇宙宏微学；数论逻辑

3条可执行实验验证方案

方案1：五进制数论态跃迁的群论验证实验

1. 实验目标：验证“铋-锡-铅-铟-镓”五元素电子态与五进制“0-4”态映射的唯一性及对称性。

2. 实验步骤

基于第一性原理，采用VASP软件计算五种元素纯相及异质结（如Bi₂O₂Se/InSe）的电子能带结构、自旋轨道耦合能及能级跃迁矩阵。

构建五进制态跃迁群论模型，定义“0-4”态对应能级的同余类，通过群元素运算分析态跃迁的对称性与封闭性。

对比计算结果与理论模型的契合度，剔除不满足唯一性的态映射关系，优化五进制数论编码规则。

3. 判定标准：态跃迁群论模型的对称性匹配度≥95%，且任意两态间跃迁路径唯一。

方案2：埃米级异质结的开关速度与自旋极化率测试实验

1. 实验目标：验证埃米级异质结器件的五进制逻辑响应速度及自旋态调控能力。

2. 实验步骤

采用分子束外延（MBE）技术，在SiC衬底上制备埃米级厚度的Bi₂O₂Se/α-Sn/PbTe异质结，厚度控制在5—20Å，确保原子级平整界面。

搭建太赫兹时域光谱（THz-TDS）测试平台，施加栅极电压调控器件电子态，测试五进制“0-4”态间的切换速度。

利用自旋极化扫描隧道显微镜（SP-STM），测量异质结表面的自旋极化率，分析铋基自旋轨道耦合对态稳定性的影响。

3. 判定标准：态切换速度≥1THz，自旋极化率≥90%，且在10⁶次循环切换后性能衰减≤5%。

方案3：掺杂比例对五进制态化学稳定性的调控实验

1. 实验目标：明确Bi₁₋ₓInₓO₂Se等掺杂体系的最优比例，保障五进制态的化学稳定性与循环寿命。

2. 实验步骤

设计梯度掺杂实验，制备x=0.1、0.2、0.3、0.4的Bi₁₋ₓInₓO₂Se薄膜，采用原子层沉积（ALD）技术实现精准掺杂。

对掺杂薄膜进行高温高湿老化测试（85℃/85%RH，1000h），通过X射线光电子能谱（XPS）分析元素价态变化，利用拉曼光谱监测晶格缺陷演化。

将掺杂薄膜集成到五进制逻辑门器件中，测试循环开关10⁹次后的态响应效率衰减情况。

3. 判定标准：老化后元素价态变化≤3%，晶格缺陷密度增长≤10%，10⁹次循环后态响应效率衰减≤8%，确定最优掺杂比例区间。