Сегодня 26 августа 2026
18+
MWC 2018 2018 Computex IFA 2018
реклама
Новости Hardware

Исследование: полупроводники из оксида галлия работают при температуре ниже, чем в открытом космосе

Исследователи из KAUST обнаружили, что электронные устройства на основе оксида галлия могут работать при температурах даже ниже, чем в открытом космосе. Эта особенность может быть использована в задачах и средах с экстремальными температурами, таких как квантовые вычисления и исследование космоса.

 Источник изображения: KAUST

Источник изображения: KAUST

Компьютерные чипы, сенсоры и другие электронные системы основаны на полупроводниках. Эти материалы имеют энергетическую щель, известную как запрещенная зона, через которую электроны должны перепрыгивать, чтобы проводить электричество. Однако при низких температурах электроны оказываются в ловушке и не могут двигаться. Это явление называется замораживанием.

«На практике большинство обычных электронных устройств начинают выходить из строя при температуре ниже 100 К (–173 °C)», — говорит Вишал Ханделвал (Vishal Khandelwal), один из участников нового экспериментального исследования, возглавляемого Сяоханом Ли (Xiaohang Li).

Поскольку электроника подвергается воздействию гораздо более низких температур — в космосе или в квантовых компьютерах, работающих при температуре всего 4 К (–269,15 °C), — ей требуются системы терморегулирования, которые увеличивают стоимость, объём и сложность.

Команда KAUST давно занимается исследованиями сверхширокозонного полупроводникового бета-оксида галлия (β-Ga2O3), ранее продемонстрировавшего свою устойчивость к радиации и высоким температурам. Благодаря широкой запрещённой зоне устройства на основе оксида галлия испытывают меньшую утечку тока и продолжают работать даже при температуре 500 °C, что значительно превосходит возможности обычных кремниевых схем.

Более ранние исследования также показали, что этот материал не подвержен эффекту замораживания, характерному для других полупроводников. Чтобы использовать этот эффект, исследователи создали два устройства на основе бета-оксида галлия с примесью атомов кремния. Эта добавка снабжает устройства электронами, которые обеспечивают протекание тока.

Первым устройством оказался полевой транзистор (FinFET) с ребристыми каналами, которые делают его более мощным и стабильным по сравнению с обычными полевыми транзисторами. Второй логический компонент, называемый инвертором (также известный как вентиль NOT), является основным компонентом компьютерных схем. Оба устройства продемонстрировали надежную работу при температуре всего 2 К (–271,15 °C).

При такой температуре практически не требуется тепловой энергии, чтобы помочь электронам перейти в зону проводимости оксида галлия. «Вместо этого электроны перескакивают через “примесную зону”, создаваемую атомами кремния, что позволяет устройству проводить ток», — объясняет Ли.

Хотя это не первые электронные устройства, работающие при температуре 2 К, это первая демонстрация полупроводника со сверхширокой запрещённой зоной, который используется для создания транзисторов и логических инверторов при таких низких температурах. «С практической точки зрения это позволяет создавать компактные криогенные схемы из одного материала», — говорит Ли. Это потенциально упростит электронику в квантовых компьютерах. «Самые большие перспективы открываются в космосе. Космические зонды сталкиваются с резкими перепадами температур, поэтому устройства на основе материалов, способных работать в диапазоне от нескольких кельвинов до сотен кельвинов, такие как бета-оксид галлия, могут снизить потребность в громоздкой термозащите», — добавляет учёный.

Исследователи планируют использовать бета-оксид галлия для создания целого набора других устройств, в том числе радиочастотных транзисторов, фотодетекторов и ячеек памяти. «Мы продемонстрировали основные строительные блоки. Теперь предстоит масштабировать их для создания сложных криогенных чипов и расширить границы производительности в этом сверххолодном режиме», — говорит Ли.

Было интересно? Скажите об этом Google, чтобы чаще получать ссылки на наши новости про технологии и рынок it

Источник:

Если вы заметили ошибку — выделите ее мышью и нажмите CTRL+ENTER.
Материалы по теме

window-new
Soft
Hard
Тренды 🔥
Автор утечек GTA VI показал первый геймплей за Лусию и обвинил Rockstar в эксплуатации работников 8 мин.
Ремастер культового приключения The Wolf Among Us не заставит себя долго ждать — дата выхода и трейлер режима «Нуар» 58 мин.
Владельцы Xbox получили возможность «оцифровки» физических копий игр со своих дисков 3 ч.
Nvidia выпустила драйвер с поддержкой Star Wars Zero Company, Resonance: A Plague Tale Legacy и Hell Let Loose: Vietnam 3 ч.
Meta ограничит подросткам соцсети двумя часами в день и отключит лайки — компания пошла на сделку с властями США 3 ч.
Alibaba выпустила экономичную ИИ-модель Qwen3.8-Flash на новой архитектуре 3 ч.
Дополнение «Баллады прошлого» к The Witcher 3: Wild Hunt получило 13 минут геймплея, а русская озвучка всё-таки будет — но не от CD Projekt Red 4 ч.
Загадочная ИИ-модель стала популярнее DeepSeek — а теперь выяснилось, откуда она взялась 4 ч.
Wildberries запустила бета-версию мессенджера WB Chat 5 ч.
«Не так мы хотели показать вам игру спустя столько времени»: Rockstar впервые прокомментировала геймплейные утечки GTA VI 5 ч.
Apple объявила дату презентации новых iPhone — мероприятие состоится 9 сентября 14 мин.
Учёные готовятся к пробкам на орбите Луны — для космических кораблей написали ПДД 19 мин.
Представлен смартфон Realme P4s с двумя процессорами и аккумулятором на 8000 мА·ч 28 мин.
Nano Nuclear и Tillman Digital оснастят ядерными микрореакторами Kronos ИИ ЦОД в США 2 ч.
Lancium привлекла NVIDIA в роли инвестора и партнёра, готовясь строить гигаваттные ИИ-фабрики в рамках портфолио на 15 ГВт 2 ч.
NVIDIA представила ИИ-модуль Jetson Orin Nano 2 для робототехники 2 ч.
Microsoft открыла приём предзаказов на Xbox Series X25 Limited Edition и контроллер Special Edition, но не для всех 3 ч.
Сотый запуск Falcon 9 за этот год стал последней миссией Starlink из Флориды 3 ч.
Arm подготовила 136-ядерного конкурента Xeon и Epyc — процессор AGI скоро выйдет на рынок 3 ч.
Учёные создали голографический 3D-принтер — он штампует модели вспышками света 3 ч.