Надежные и чувствительные квантовые полупроводники

23.02.2024

Полупроводниковые устройства играют важную роль в современной электронике, от мобильных устройств до медицинской техники. Однако их работоспособность может подвергаться риску из-за различных внешних факторов, таких как примеси или изменения температуры.

Недавние исследования физиков и экспериментаторов из кластера ct.qmat-Complexity and Topology in Quantum Matter в Вюрцбурге и Дрездене привели к созданию полупроводникового устройства на основе арсенида алюминия-галлия (AlGaAs), которое обладает защитой от внешних помех благодаря топологическому квантовому явлению.

Профессор Ерун ван ден Бринк, директор Института теоретической физики твердого тела в Институте исследования твердого тела и материалов имени Лейбница в Дрезден (IFW), отметил, что топологические устройства, такие как это, устраняют необходимость в высокой чистоте материала, что снижает затраты на производство электроники.

Это первое воплощение топологического скин-эффекта в микроскопическом масштабе для полупроводникового материала, что делает устройство надежным и чувствительным. Ток в новом квантовом устройстве остается стабильным даже при наличии примесей, а его контакты способны обнаруживать даже малейшие изменения тока или напряжения.

Это открытие обещает новые возможности в создании высокоточных датчиков и усилителей, открывая двери к более надежной электронике будущего.

<< Назад: Ночью деревья растут быстрее 23.02.2024

>> Вперед: Кальциевый аккумулятор, получающий энергию из воздуха 22.02.2024

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Новый взляд на магнитное поле Земли 31.10.2025

Магнитное поле Земли долгое время считалось относительно стабильной структурой с предсказуемой полярностью. Однако последние исследования японских ученых показывают, что электрическая организация магнитосферы гораздо сложнее и динамичнее, чем предполагалось ранее. Команда исследователей из Киотского, Нагояского и Кюсюского университетов обнаружила, что заряженные области магнитосферы обладают противоположной полярностью по сравнению с традиционными представлениями. Так, утренняя сторона магнитного щита имеет отрицательный заряд, тогда как вечерняя - положительный, вопреки прежним теориям. Юсуке Эбихара из Киотского университета отмечает, что "электрическая сила и распределение зарядов являются следствием, а не причиной движения плазмы". Исследователи пришли к этим выводам с помощью масштабного магнитогидродинамического моделирования, имитирующего взаимодействие солнечного ветра с геомагнитным полем Земли. Моделирование позволило в деталях проследить, как потоки плазмы формируют э ...>>

Влияние белка PF4 на старение крови 31.10.2025

С возрастом наш организм претерпевает множество изменений, в том числе на уровне крови и иммунной системы. Недавние исследования показали, что ключевым фактором этих изменений может быть белок PF4, или platelet factor 4, который играет важную роль в регуляции стволовых клеток костного мозга. Американские ученые из Университета Иллинойса в Чикаго обнаружили, что с возрастом уровень PF4 значительно снижается. Это ослабление контроля над кроветворными стволовыми клетками приводит к нарушению их работы и повышает вероятность развития воспалительных процессов, онкологических заболеваний крови и сердечно-сосудистых проблем. В молодом организме PF4 выполняет функцию "регулятора роста": он контролирует распределение и деление кроветворных стволовых клеток, не позволяя им чрезмерно размножаться. С возрастом эта система контроля ослабевает, клетки начинают делиться чаще, накапливают генетические мутации и постепенно теряют способность создавать полноценные лимфоциты, что ослабляет иммуните ...>>

Музыка юности остается с нами навсегда 30.10.2025

Музыка сопровождает человека всю жизнь, но некоторые мелодии и песни оставляют особенно глубокий след в памяти. Ученые давно замечали, что композиции из подросткового возраста вызывают сильные эмоции даже спустя десятилетия, и недавно международная команда исследователей под руководством Университета Ювяскюля (Финляндия) подтвердила этот эффект научно. В исследовании приняли участие около 2000 человек из 84 стран. Ученые выявили явление, которое они назвали "пиком воспоминаний": эмоциональная привязка к музыке достигает максимума примерно в 17 лет. Именно песни этого периода чаще всего остаются значимыми и вызывают яркие эмоции долгие годы спустя. Интересно, что у мужчин и женщин наблюдаются разные временные рамки этого пика. У мужчин он приходится примерно на 16 лет, тогда как у женщин - на 19. Исследователи объясняют это различие особенностями формирования музыкальной идентичности: юноши чаще ищут самостоятельность и бунт, а девушки связывают музыку с личными отношениями и пере ...>>

Сплав Cr-Mo-Si с уникальными свойствами 30.10.2025

Разработка материалов, способных работать в экстремальных условиях, остается одной из ключевых задач современной инженерии. Особенно это важно для авиации и энергетики, где повышение термостойкости компонентов напрямую влияет на эффективность и надежность оборудования. Международная группа исследователей объявила о создании нового металлического сплава, обладающего уникальным сочетанием свойств: высокой термостойкостью, устойчивостью к коррозии и сохранением пластичности даже при комнатной температуре. Новый сплав содержит хром, молибден и всего 3 атомных процента кремния. Именно кремний способствует формированию плотного слоя оксида хрома на поверхности металла, который действует как невидимый барьер против кислорода и азота при высоких температурах. В отличие от предыдущих сплавов, этот защитный слой формируется без хрупких силицидов, которые обычно снижали пластичность и делали материалы склонными к трещинам. По словам профессора Мартина Гайльмайера из Института технологий Кар ...>>

Открыт лед, замерзающий при комнатной температуре 29.10.2025

Изучение воды продолжает приносить удивительные открытия: несмотря на то, что эта жидкость кажется хорошо известной, она способна проявлять необычные свойства в экстремальных условиях. Международная команда ученых недавно обнаружила новый вид льда, который формируется при комнатной температуре, если вода подвергается сильному давлению. Это открытие не только расширяет наши знания о воде, но и помогает лучше понять процессы в недрах планет и их спутников. Исследователи из Корейского института стандартов и науки совместно с европейскими коллегами, работающими на рентгеновском лазере на свободных электронах (XFEL) в Германии, провели серию экспериментов с водой в динамической ячейке с алмазными наковальнями. Давление изменялось от 0,001 гигапаскаля до 120 гигапаскалей в секунду - в миллионы раз выше атмосферного, при этом температура поддерживалась около 25 °C, близкой к комнатной. В течение сотен циклов ученые наблюдали, как вода многократно замерзает и тает, фиксируя каждый этап с ис ...>>

Случайная новость из Архива Замена кремнию для уменьшения размера транзистора 06.12.2020 Десятки лет кремний оставался доминирующим материалом для производства микрочипов, но его господство может закончиться. Специалисты MIT обнаружили, что сплав арсенида индия-галлия может стать основой технологии производства транзисторов меньшего размера, обладающих большей энергетической эффективностью. Транзисторы - стройматериал компьютеров. Они выполнять роль выключателей, либо прерывая электрический ток, либо позволяя ему двигаться дальше, и обеспечивают тем самым работу вычислительных машин. Однако для того, чтобы рост мощности компьютеров не остановился, нужны более компактные транзисторы. На сегодня производство полупроводников основано на кремнии, но есть и альтернативы. Например, арсенид индия-галлия (InGaAs). Этот материал обладает отличными свойствами транспорта электронов. Транзисторы из InGaAs могут быстро обрабатывать сигналы и работать при относительно низком напряжении, то есть действительно способны повысить производительность компьютеров. Но есть одна загвоздка, пишет MIT News. В малом масштабе знаменитый транспорт электронов этого соединения ухудшается. Эта проблема заставила некоторых исследователей объявить InGaAs неподходящим материалом для производства транзисторов. Однако, как выяснили ученые из MIT, проблемы с производительностью арсенида индия-галлия происходят отчасти из-за захвата оксида, в результате чего электроны начинают хуже проходить через транзисторы. Изучив их частотную зависимость - скорость, с которой электрические импульсы проходят через транзистор - они обратили внимание, что на низких частотах производительность InGaAs падает. Но на частоте 1 ГГц и более соединение работает отлично - не хуже, чем кремний. Ученые уверены, что эту проблему можно решить или свести на нет, а также надеются, что их открытие подстегнет новые исследования арсенида индия-галлия. Другой альтернативой кремнию в полевых транзисторах могут стать углеродные нанотрубки, однако до сих пор их производили в небольших количествах в лабораториях. Специалисты из США предложили технологию создания CNFET в промышленных масштабах.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2025