Annons
Annons
Annons
Annons
Annons
Annons
Komponenter | 17 juli 2009

Halvledare till kalla datorer

Datorer som inte behöver kyla? De finns inte Ă€nnu. Men fysiker vid universitetet i WĂŒrzburg har banat vĂ€g för dem. I den amerikanska vetenskapliga tidskriften Science presenterar nu forskarna ett halvledarmaterial som leder elektrisk ström utan att alstra vĂ€rme.
Denna nya typ av halvledare bestĂ„r av kvicksilvertellurid och kvicksilverkadmiumtellurid. I ett sofistikerad förfarande anvĂ€nder WĂŒrzburgfysikerna dessa tvĂ„ material i entumswafer med alternerande extremt tunna lager. "De enskilda skikten Ă€r bara sju till tio nanometer tunna”, sĂ€ger professor Laurens Molenkamp.

Tunn ledare tillverkad

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

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

Material reagerade pÄ ett ovÀntat sÀtt

Fysikerna fick en överraskning nÀr materialet uppförde sig annorlunda: Elektronerna koncentrerades pÄ kanterna av den H-formade strukturen. Utöver detta var de fritt rörliga - utan elektriskt motstÄnd och dÀrmed utan alstra vÀrme. Enligt fysikerna bygger denna egenskap helt pÄ materialet och hur lagren byggts. Strukturen - om den har formen av ett H eller ett X - Àr irrelevant.

Ännu inte bruksfĂ€rdig

Denna nya typ av halvledare Ă€r Ă€nnu inte redo för tillĂ€mpningar i praktiken. De effekter som beskrivs ovan uppstĂ„r bara vid extremt lĂ„ga temperaturer, under minus 170 grader Celsius. DĂ€rför har WĂŒrzburgforskarna nu för avsikt att utveckla andra material, som ger samma effekt vid betydligt högre temperaturer.

"Vi kommer att anvÀnda vismutföreningar för detta ÀndamÄl", sÀger Laurens Molenkamp. Men först mÄste ett förfarande utarbetas som ger möjlighet att tillverka dessa material i prydliga, extremt tunna lager.

Kyla Àr viktigt för datorer

NÀr datorer arbetar vÀrms de upp. Om temperaturen blir för hög pÄverkas funktion hos datachipsen negativt, vilket betyder att de behöver kylning. Kylan kommer frÄn flÀktarna i PC:n eller luftkonditioneringssystemen i stora datorhallar. Vissa högpresterande datorer har idag utrustats med vattenkylning.

SÄ vÀrme Àr en faktor som kraftigt begrÀnsar utvecklingen av snabbare datorer. Orsaken Àr att fler och fler transistorer arbetar allt snabbare, och mÄste vara tÀtt packade i kretsarna för att nÄ högre prestanda. "Följaktligen passerar allt högre ström genom kretsarna, vilket medför ökad vÀrme för komponenterna", sÀger Hartmut Buhmann. DÀrför skulle komponenter som kan leda elektrisk ström utan att generera vÀrme inverka mycket positivt pÄ utvecklingen av datorer.

FrĂ„n Nonlocal Transport in the Quantum Spin Hall State, Andreas Roth, Christoph BrĂŒne, 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
Visa fler nyheter
2019-01-17 14:20 V11.11.0-1