Физики университета Калифорнии в Сан-Диего (UCSD), отличившиеся созданием первой микросхемы на экситонных транзисторах, добились значительного повышения температуры её работы. Новое достижение ещё больше приблизило к реальности появление ультрабыстрых компьютеров.

В такого рода транзисторах при обработке сигналов используются экситоны — квазичастицы, которые представляют собой связанное состояние электрона проводимости и дырки. Экситоны могут образовываться в полупроводнике под действием света; распад квазичастицы — рекомбинация составляющих ее электрона и дырки — проходит с излучением фотона.

«Наличие прямой связи между экситонами и фотонами позволяет с легкостью объединять вычислительные и высокоскоростные [волоконно-оптические] передающие устройства», — поясняет руководитель группы Леонид Бутов из Калифорнийского университета в Сан-Диего.

Ранее американцы смогли заполучить контроль над экситонными потоками около года назад. Однако тогда их микросхема работала лишь при 1,5 кельвина (–271 °C). Такую «мерзлоту» пока можно создать только в лабораторных условиях.

В своей новой статье, опубликованной в журнале Nature Photonics, авторы работы пишут, что теперь им удалось добиться повышения рабочей температуры схемы до 125 Кельвинов (–148 °C), что соответствует жидкому азоту. По сравнению с начальным вариантом – это просто жара.

Между тем стоимость литра этого вещества сопоставима с ценой литра бензина, отмечает PhysOrg.com. Намекая, видимо, на то, что теперь заставить работать потенциальный компьютер будет гораздо легче.

Нашей целью является создание устройства, которое бы работало на экситонах при комнатной температуре. Такая аппаратура вытеснила бы обычную электронику, — рассказывает Леонид Бутов.

Выращенная учеными структура (иллюстрация авторов работы)

Основными элементами усовершенствованных полупроводниковых гетероструктур, выращенных методом молекулярно-пучковой эпитаксии, стали слои арсенида галлия и арсенида алюминия (GaAs/AlAs). Кроме того, физики включили в работу экситонный оптоэлектронный транзистор и пару специальных экситонных модуляторов. В экспериментах новые экситонные транзисторы сохраняли работоспособность при температурах около 100 К (в пределе — до 125 К).