Компьютеры, которые вообще не требуют охлаждения? Это до сих пор звучит утопично, потому что чем мощнее компьютер, тем больше вероятность его перегрева. Но физики из Вюрцбургского университета уже сделали первый шаг к «крутым» компьютерам. В научном журнале "Наука" представляют полупроводник, который проводит электричество и не греется.
Важно сохранять спокойствие
Когда компьютеры используются, они нагреваются. Однако чрезмерно высокие температуры ухудшают функциональность ваших чипов, поэтому охлаждение - это обычное дело. Это обеспечивается вращающимися вентиляционными колесами на ПК или системами кондиционирования воздуха в больших компьютерных залах. Очень мощные компьютеры уже оснащены водяным охлаждением. Однако тепло является фактором, существенно ограничивающим разработку более быстрых компьютеров. Потому что для достижения большей производительности на микросхемы набивается все больше и больше транзисторов, которые должны работать все быстрее и быстрее.
«Но тогда через чипы протекает больший ток, и поэтому компоненты нагреваются все больше и больше», - объясняет Хартмут Буманн, физик из Вюрцбургского университета. Таким образом, компоненты, проводящие электричество и не выделяющие тепла, могли бы дать мощный толчок дальнейшему развитию компьютеров. Теперь ученым удалось разработать такой полупроводник.
Имбирные слои
Новый полупроводник состоит из теллурида ртути и теллурида ртути-кадмия. С помощью сложного процесса физики из Вюрцбурга наносят эти два материала поочередно тонкими слоями на кристаллические пластины размером с пенни.«Отдельные слои всего от семи до
Тонкость в десять нанометров», - говорит профессор Лоренс Моленкамп. Такая невообразимо тонкая: нанометр равен одной миллионной миллиметра.
Чтобы проанализировать проводимость слоистого материала, физики смоделировали структуры на его поверхности, используя методы литографии. Они сделали там крошечные провода, так сказать, в форме буквы «Н», например. «Следовало ожидать, что при определенных обстоятельствах, например, при очень низких температурах, материал станет изолятором. Так обстоит дело со всеми обычными полупроводниками», - объясняет профессор Хартмут Буманн, работающий в команде Molenkamp.
Материал отреагировал не так, как ожидалось
Физики были удивлены, когда их материал вел себя по-другому: электроны собирались на краях Н-образной структуры, там же они могли двигаться - без всякого сопротивления и, следовательно, без тепловыделения. Эта особенность заключается исключительно в
Материалы и то, как они слоистые, говорят физики. Форма конструкции - H или X - значения не имеет.
Ещё не готов к применению
Однако новый полупроводник не готов к повседневному использованию: эффект проявляется только при очень низких температурах, ниже минус 170 градусов Цельсия. Вот почему исследователи из Вюрцбурга теперь хотят разработать другие материалы, которые проявляют эффект при значительно более высоких температурах. «Мы хотим использовать для этого соединения висмута», - говорит Лоренс Моленкамп. Но сначала важно разработать процесс, с помощью которого эти материалы можно будет укладывать аккуратно и тонко, как пластинка.