Сегодня 03 июля 2026
18+
MWC 2018 2018 Computex IFA 2018
реклама
Новости Hardware

Исследование: полупроводники из оксида галлия работают при температуре ниже, чем в открытом космосе

Исследователи из KAUST обнаружили, что электронные устройства на основе оксида галлия могут работать при температурах даже ниже, чем в открытом космосе. Эта особенность может быть использована в задачах и средах с экстремальными температурами, таких как квантовые вычисления и исследование космоса.

 Источник изображения: KAUST

Источник изображения: KAUST

Компьютерные чипы, сенсоры и другие электронные системы основаны на полупроводниках. Эти материалы имеют энергетическую щель, известную как запрещенная зона, через которую электроны должны перепрыгивать, чтобы проводить электричество. Однако при низких температурах электроны оказываются в ловушке и не могут двигаться. Это явление называется замораживанием.

«На практике большинство обычных электронных устройств начинают выходить из строя при температуре ниже 100 К (–173 °C)», — говорит Вишал Ханделвал (Vishal Khandelwal), один из участников нового экспериментального исследования, возглавляемого Сяоханом Ли (Xiaohang Li).

Поскольку электроника подвергается воздействию гораздо более низких температур — в космосе или в квантовых компьютерах, работающих при температуре всего 4 К (–269,15 °C), — ей требуются системы терморегулирования, которые увеличивают стоимость, объём и сложность.

Команда KAUST давно занимается исследованиями сверхширокозонного полупроводникового бета-оксида галлия (β-Ga2O3), ранее продемонстрировавшего свою устойчивость к радиации и высоким температурам. Благодаря широкой запрещённой зоне устройства на основе оксида галлия испытывают меньшую утечку тока и продолжают работать даже при температуре 500 °C, что значительно превосходит возможности обычных кремниевых схем.

Более ранние исследования также показали, что этот материал не подвержен эффекту замораживания, характерному для других полупроводников. Чтобы использовать этот эффект, исследователи создали два устройства на основе бета-оксида галлия с примесью атомов кремния. Эта добавка снабжает устройства электронами, которые обеспечивают протекание тока.

Первым устройством оказался полевой транзистор (FinFET) с ребристыми каналами, которые делают его более мощным и стабильным по сравнению с обычными полевыми транзисторами. Второй логический компонент, называемый инвертором (также известный как вентиль NOT), является основным компонентом компьютерных схем. Оба устройства продемонстрировали надежную работу при температуре всего 2 К (–271,15 °C).

При такой температуре практически не требуется тепловой энергии, чтобы помочь электронам перейти в зону проводимости оксида галлия. «Вместо этого электроны перескакивают через “примесную зону”, создаваемую атомами кремния, что позволяет устройству проводить ток», — объясняет Ли.

Хотя это не первые электронные устройства, работающие при температуре 2 К, это первая демонстрация полупроводника со сверхширокой запрещённой зоной, который используется для создания транзисторов и логических инверторов при таких низких температурах. «С практической точки зрения это позволяет создавать компактные криогенные схемы из одного материала», — говорит Ли. Это потенциально упростит электронику в квантовых компьютерах. «Самые большие перспективы открываются в космосе. Космические зонды сталкиваются с резкими перепадами температур, поэтому устройства на основе материалов, способных работать в диапазоне от нескольких кельвинов до сотен кельвинов, такие как бета-оксид галлия, могут снизить потребность в громоздкой термозащите», — добавляет учёный.

Исследователи планируют использовать бета-оксид галлия для создания целого набора других устройств, в том числе радиочастотных транзисторов, фотодетекторов и ячеек памяти. «Мы продемонстрировали основные строительные блоки. Теперь предстоит масштабировать их для создания сложных криогенных чипов и расширить границы производительности в этом сверххолодном режиме», — говорит Ли.

Источник:

Если вы заметили ошибку — выделите ее мышью и нажмите CTRL+ENTER.
Материалы по теме

window-new
Soft
Hard
Тренды 🔥
Microsoft разрабатывала ИИ ОС, отличную от Windows — с глубокой интеграцией Copilot и агентов 2 ч.
Epic Games Store устроил раздачу классической игры I Have No Mouth, and I Must Scream о последних людях на Земле, которых пытает безумный суперкомпьютер 5 ч.
Авторитетный инсайдер опроверг закрытие Obsidian Entertainment и работу студии над новой Fallout 6 ч.
Правительство США снова взломали: хакеры проникли в федеральную платформу для обмена разведданными 6 ч.
«Не можешь — научим, не хочешь — заставим»: Microsoft мобилизует 6000 сотрудников для помощи клиентам во внедрении ИИ 7 ч.
Браузер Opera получил продвинутую защиту от ввода вредоносных команд через буфер обмена 7 ч.
ИИ оказался слишком дорогим: компании урезают сотрудникам доступ к ChatGPT и Claude 7 ч.
Студия создателя Deus Ex и System Shock перестанет делать игры — после провала Thick as Thieves в OtherSide осталось меньше десяти человек 7 ч.
Google не смогла отбиться от рекордного штрафа в €4,1 млрд в Европе 8 ч.
Кризис Xbox поставил под угрозу закрытия Obsidian — студию в ответе за Fallout: New Vegas, Pillars of Eternity и South Park: The Stick of Truth 8 ч.
Утечка показала смарт-очки Samsung Galaxy Glasses со всех сторон 9 мин.
Новая статья: Обзор Midea VCR V15 EVO ULTRA: я просто хорошо убираю любое помещение 43 мин.
Новый кроссовер R2 вдохнул жизнь в Rivian: продажи превзошли ожидания, прогноз повышен 2 ч.
Philips анонсировала 27-дюймовые игровые мониторы Evnia M4 с тремя режимами работы: 1440p@275 Гц, 1080p@360 Гц и 720p@540 Гц 4 ч.
Anthropic ведёт переговоры с Samsung о создании собственного ИИ-чипа 5 ч.
У Tesla внезапно подскочили продажи электромобилей во втором квартале 6 ч.
Amazon запустила достаточно спутников для запуска конкурента Starlink 8 ч.
ИИ подрывает экологические цели: выбросы углекислого газа у Amazon подскочили на 16 % в 2025 году 8 ч.
«Яндекс» разрабатывает новые ИИ-устройства — «Пин», «Хронум» и другие загадочные продукты 8 ч.
Инвестиции с кешбэком: NVIDIA вкладывается в создание ИИ-инфраструктуры партнёров в обмен на доход от её эксплуатации 9 ч.