有史以來最快半導(dǎo)體可大幅提升計(jì)算機(jī)芯片速度

一種“超原子”材料已經(jīng)成為已知速度最快的半導(dǎo)體，并可能使計(jì)算機(jī)芯片的速度提高數(shù)百或數(shù)千倍。近日，美國(guó)哥倫比亞大學(xué)的Milan Delor和同事在一種化學(xué)式為Re6Se8Cl2的材料中發(fā)現(xiàn)了這種更快、更高效的半導(dǎo)體，它由錸、硒和氯組成。相關(guān)論文發(fā)表于《科學(xué)》。

傳統(tǒng)的半導(dǎo)體電路板是用硅制成的。圖片來源：aPhoenix photographer/Shutterstock

實(shí)際上，被稱為激子的粒子在這種材料中的移動(dòng)速度比電子在硅中的移動(dòng)速度要慢，但至關(guān)重要的是，它們以箭頭直線移動(dòng)，因此它們移動(dòng)相似距離的速度要快得多。

計(jì)算機(jī)芯片晶體管中使用的硅半導(dǎo)體依靠電子流來傳輸數(shù)據(jù)，但這些粒子往往會(huì)瘋狂地散射，以熱量的形式浪費(fèi)能量，并減慢數(shù)據(jù)從A到B的時(shí)間。

如果用這種新材料制造使用激子而不是電子的晶體管，那么它們就可以從晶體管的一側(cè)移動(dòng)到另一側(cè)而不會(huì)發(fā)生散射，這將使它們從A到B的速度比硅片中的電子快100到1000倍。

“借助新材料，原則上晶體管的開關(guān)速度可以達(dá)到數(shù)百千兆赫甚至太赫茲?！盌elor說，“我們預(yù)測(cè)性能的提升將是巨大的。”

Delor說，使用這種材料的計(jì)算機(jī)芯片還需要幾十年的時(shí)間。工程師需要花幾十年時(shí)間來完善硅片的制造技術(shù)，而改用新材料基本上會(huì)讓他們回到原點(diǎn)。錸是地殼中最稀有的元素之一，而硅是第二豐富的元素，因此使用Re6Se8Cl2制造的芯片可能會(huì)用于航天器和量子計(jì)算機(jī)等。（來源：中國(guó)科學(xué)報(bào) 李惠鈺）

相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1126/science.adf2698