Annons
Annons
Annons
Annons
Annons
Annons
Annons
Annons
Komponenter | 17 juli 2009

Halvledare till kalla datorer

Datorer som inte behöver kyla? De finns inte ännu. Men fysiker vid universitetet i Würzburg har banat väg för dem. I den amerikanska vetenskapliga tidskriften Science presenterar nu forskarna ett halvledarmaterial som leder elektrisk ström utan att alstra värme.
Denna nya typ av halvledare består av kvicksilvertellurid och kvicksilverkadmiumtellurid. I ett sofistikerad förfarande använder Würzburgfysikerna dessa två material i entumswafer med alternerande extremt tunna lager. "De enskilda skikten är bara sju till tio nanometer tunna”, säger professor Laurens Molenkamp.

Tunn ledare tillverkad

För att analysera konduktiviteten i materialet strukturerade fysikerna ytan med hjälp av litografi. De har skapat tunna ledare i ett visst mönster, till exempel en H-formad struktur.

"Materialet förväntas bli en isolator på vissa villkor - vid mycket låga temperaturer till exempel. Alla konventionella halvledare uppvisar detta beteende", förklarar professor Hartmut Buhmann, som arbetar i Molenkamp team.

Material reagerade på ett oväntat sätt

Fysikerna fick en överraskning när materialet uppförde sig annorlunda: Elektronerna koncentrerades på kanterna av den H-formade strukturen. Utöver detta var de fritt rörliga - utan elektriskt motstånd och därmed utan alstra värme. Enligt fysikerna bygger denna egenskap helt på materialet och hur lagren byggts. Strukturen - om den har formen av ett H eller ett X - är irrelevant.

Ännu inte bruksfärdig

Denna nya typ av halvledare är ännu inte redo för tillämpningar i praktiken. De effekter som beskrivs ovan uppstår bara vid extremt låga temperaturer, under minus 170 grader Celsius. Därför har Würzburgforskarna nu för avsikt att utveckla andra material, som ger samma effekt vid betydligt högre temperaturer.

"Vi kommer att använda vismutföreningar för detta ändamål", säger Laurens Molenkamp. Men först måste ett förfarande utarbetas som ger möjlighet att tillverka dessa material i prydliga, extremt tunna lager.

Kyla är viktigt för datorer

När datorer arbetar värms de upp. Om temperaturen blir för hög påverkas funktion hos datachipsen negativt, vilket betyder att de behöver kylning. Kylan kommer från fläktarna i PC:n eller luftkonditioneringssystemen i stora datorhallar. Vissa högpresterande datorer har idag utrustats med vattenkylning.

Så värme är en faktor som kraftigt begränsar utvecklingen av snabbare datorer. Orsaken är att fler och fler transistorer arbetar allt snabbare, och måste vara tätt packade i kretsarna för att nå högre prestanda. "Följaktligen passerar allt högre ström genom kretsarna, vilket medför ökad värme för komponenterna", säger Hartmut Buhmann. Därför skulle komponenter som kan leda elektrisk ström utan att generera värme inverka mycket positivt på utvecklingen av datorer.

Från Nonlocal Transport in the Quantum Spin Hall State, Andreas Roth, Christoph Brüne, Hartmut Buhmann, Laurens W. Molenkamp, Joseph Maciejko, Xiao-Liang Qi, Shou-Cheng Zhang, Science, 17. Juli 2009, Vol. 325, no. 5938, pp. 294-297, DOI: 10.1126/science.1174736

Kommentarer

Vänligen notera följande: Kritiska kommentarer är tillåtna och till och med uppmuntrade. Diskussioner är välkomna. Verbala övergrepp, förolämpningar, rasistiska och homofobiska kommentarer är inte tillåtna och sådana inlägg kommer att raderas.
Annons
Annons
Annons
Annons
Visa fler nyheter
2018-05-11 10:46 V9.5.4-2