На протяжении десятилетий один материал настолько доминировал в производстве компьютерных микросхем и транзисторов, что мировая технологическая столица — Кремниевая долина — носит его имя. Но правление кремния не может длиться вечно.
Исследователи Массачусетского технологического института обнаружили, что сплав под названием InGaAs (арсенид индия-галлия) может содержать потенциал для создания более компактных и энергоэффективных транзисторов. Ранее исследователи считали, что производительность транзисторов InGaAs ухудшается в небольших масштабах. Но новое исследование показывает, что это очевидное ухудшение не является внутренним свойством самого материала.
Это открытие может однажды помочь вывести вычислительную мощность и эффективность за пределы возможностей кремния.
Транзисторы — это строительные блоки компьютера. Их роль в качестве переключателей, останавливающих электрический ток или позволяющих ему течь, порождает ошеломляющее множество вычислений — от моделирования глобального климата до просмотра видеороликов о кошках на Youtube. Один ноутбук может содержать миллиарды транзисторов. Для повышения вычислительной мощности в будущем, как это было на протяжении десятилетий, инженерам-электрикам придется разработать более компактные транзисторы с более плотной упаковкой. На сегодняшний день кремний является предпочтительным полупроводниковым материалом для транзисторов. Но InGaAs может стать потенциальным конкурентом.
Электроны могут легко проходить через InGaAs даже при низком напряжении.
Транзисторы InGaAs могут быстро обрабатывать сигналы, что потенциально приводит к более быстрым вычислениям. Кроме того, транзисторы InGaAs могут работать при относительно низком напряжении, что означает, что они могут повысить энергоэффективность компьютера. Так что InGaAs может показаться многообещающим материалом для компьютерных транзисторов.
Команда обнаружила, что небольшие проблемы с производительностью InGaAs частично связаны с улавливанием оксидов. Это явление заставляет электроны застревать при попытке пройти через транзистор.
На низких частотах производительность наноразмерных транзисторов InGaAs ухудшалась. Но на частотах 1 гигагерц и выше они работали нормально — улавливание оксидов больше не было помехой.
Открытие даст исследователям повод для разработки компьютерных транзисторов на основе InGaAs.