Большинство электроники ломается ниже 100 К (–173 °C), требуя дорогих систем охлаждения для работы в космосе или квантовых компьютерах при 4 К. Исследователи KAUST решили эту проблему, используя бета-оксид галлия ($\beta$-Ga$2$O$3$).
Традиционные полупроводники «замораживаются» на холоде: электроны застревают в ловушках и не проводят ток.
Бета-оксид галлия обладает сверхширокой запрещенной зоной, поэтому он не теряет работоспособность даже при 2 К (–271 °C). Команда Ли заменила атомы кремнием для создания «примесной зоны», через которую электроны легко перескакивают.
Полевой транзистор (FinFET) с ребристыми каналами обеспечил высокую мощность и стабильность.
Логический инвертор (вентиль NOT) стал базовым элементом для создания схем.
Оба устройства надежно функционировали в экстремальном холоде. Это первый случай использования сверхширокозонного полупроводника для логики при таких температурах.
Такой подход позволяет создавать компактные криогенные чипы из одного материала, что критично для квантовых вычислений. В космосе зонды смогут работать без громоздкой термозащиты в диапазоне от нескольких до сотен кельвинов. Обычные кремниевые схемы уже не справляются с перегревом выше 500 °C, тогда как оксид галлия устойчив и к радиации, и к экстремальному холоду.
0 комментариев