| 0 |
|
Дослідники з Університету науки та технологій імені короля Абдалли (KAUST) виявили, що електронні пристрої на основі оксиду галію здатні стабільно працювати за температур, нижчих за температуру глибокого космосу. Це відкриття може кардинально змінити підхід до створення електроніки для квантових обчислень та космічних місій.
Більшість сучасних напівпровідників мають обмеження: при низьких температурах електрони стають «пастками» і втрачають здатність рухатися. Це явище називається «виморожуванням» (freeze-out).
«На практиці більшість звичайної електроніки починає виходити з ладу при температурі нижче 100 К (–173 °C)», - пояснює Вішал Кханделвал (Vishal Khandelwal), один із провідних авторів дослідження. Оскільки квантові комп'ютери працюють при 4 К, а космічне середовище ще холодніше, інженерам доводиться використовувати громіздкі та дорогі системи терморегуляції.
Команда KAUST вже давно вивчає бета-оксид галію (β-Ga2O3) — напівпровідник із надширокою забороненою зоною. Раніше вчені довели його стійкість до радіації та екстремальної спеки (до 500 °C), але тепер фокус змістився на кріогенні температури.
Щоб змусити матеріал працювати на морозі, дослідники «засіяли» його атомами кремнію (допування). Це створює додаткові електрони, які допомагають струму текти навіть тоді, коли теплової енергії майже немає.
Вчені створили два ключові пристрої: FinFET (планарний польовий транзистор), стабільніший за звичайні транзистори завдяки гребенеподібним каналам, та логічний інвертор (елемент НЕ) - фундаментальний будівельний блок для комп'ютерних схем.
Обидва прототипи продемонстрували надійну роботу при температурі всього 2 К. Замість того, щоб «стрибати» через енергетичний бар'єр, електрони просто «перескакують» через «смугу домішок», створену атомами кремнію.
За словами керівника групи Сяохана Лі (Xiaohang Li), головна перевага полягає у спрощенні архітектури.
Для квантових комп'ютерів - це можливість створення компактних кріогенних ланцюгів з одного матеріалу.
Крім того, космічні зонди стикаються з гігантськими перепадами температур. Пристрої на основі бета-оксиду галію, що працюють від кількох кельвінів до сотень градусів, дозволять відмовитися від важкого теплового захисту.
Тепер дослідники планують розширити «інструментарій» пристроїв, додавши до нього радіочастотні транзистори, фотодетектори та осередки пам'яті. Мета вчених - масштабувати ці базові елементи у складні кріогенні чіпи, що працюватимуть у режимі ультрахолоду.
Стратегія охолодження ЦОД для епохи AI
| 0 |
|
