Созданы транзисторы с крайне низким потреблением энергии, работающие за счет охлажденных электронов

Исследователи из Техасского университета в Арлингтоне и Техасского университета в Далласе разработали технологию, позволяющие охладить электроны до температуры в -228 градусов по шкале Цельсия, которые движутся внутри материала, находящегося при комнатной температуре. И на базе такой технологии охлаждения электронов исследователи создали опытный образец транзистора, который потребляет при своей работе крайне малое количество энергии, сохраняя на соответствующем уровне все остальные электрические характеристики.

«Нашей группе удалось, используя потенциальную яму в структуре полупроводника и другие квантовые явления, эффективно охладить электроны и препятствовать их дальнейшему нагреву при движении внутри материала, имеющего комнатную температуру» — рассказывает Сеонг Чжин Кох (Seong Jin Koh), профессор из Техасского университета, — «Конечно, охлаждать электроны до сверхнизкой температуры людям удавалось уже достаточно давно, но это делалось лишь при помощи специальных криогенных систем охлаждения, обычно используемых энтузиастами-оверклокерами, или путем полного погружения устройства в ванну с жидким азотом или жидким гелием».

Для предотвращения возбуждения электронов и удержания их в охлажденном состоянии ученые использовали уникальную наноразмерную структуру полевого транзистора. В эту структуру вошли электрод истока, потенциальная яма, туннельный барьер, квантовая точка, второй туннельный барьер и электрод стока. В структуре этого транзистора возникают достаточно сложные физические и квантовые явления, описать которые простым понятным языком, к сожалению, не предоставляется никакой возможности.
Несмотря на сложность происходящих в полупроводнике явлений, структура такого транзистора может быть легко изготовлена при помощи существующих промышленных технологий. А внедрение транзисторов, работающих на охлажденных электронах, в процессоры и другие чипы позволит сократить потребление энергии электронными устройствами минимум в 10 раз. Это, в свою очередь, позволит использовать аккумуляторные батареи меньшей емкости или кардинально увеличить время непрерывной работы мобильных телефонов, планшетных компьютеров и другой портативной электронной техники от одного заряда их аккумуляторной батареи.