来历：Spectrum IEEE
一种新的半导体依赖迟缓但稳定的准粒子来完成事情。
科学家们发现了他们所说的迄今为止最快、最高效的半导体。只管这类新质料是用地球上最稀有的元素之一制成，但研究职员体现，有可能会发现由更富厚的质料制成的替换物，其运行速率相称快。
半导体险些是所有现代电子产物的基础。然而，只管半导体已经经变患上习以为常快盈VIII平台-，但其速率仍旧面对限定。
这些速率限定的缘故原由之一与原子振动有关，原子振动于固体质料中以声子的准粒子情势流传。声子可以散射于电子装备周围携带能量及信息的粒子。这些通常是电子，但有时是更为奇异的粒子，例如激子（与带正电的准粒子对于应物即电子空穴联合的电子）。
于一项降服声子可能引起的问题的新研究中，研究职员实验了由Re6Se8Cl2（一种由铼、硒及氯组成的份子）制成的半导体。半导体的原子形成称为“超级原子”的簇，每一个超级原子的举动就像一个年夜原子，但具备与用在构建其元素差异的属性。每一个簇由六个铼原子组成的八面体组成，八面体位在由八个硒原子组成的立方体中，簇的顶部及底部各有一个氯原子。
“现在咱们知道需要甚么结构及电子特征......咱们极可能会找到这类于地球上贮藏富厚的可以或许替换铼基质料的替换品。”
——Milan Delor，哥伦比亚年夜学
当激子与Re6Se8Cl2中的声子接触时，于现实上其实不是散射，而是联合于一路，形成声激子极化子的新准粒子。这些准粒子可以或许举行弹道流动或者无散射流动。
于室温下的试验中，Re6Se8Cl2中的声激子极化子的挪动速率是硅中电子的两倍。这是第一种有人检测到连续室温弹道激子运动的质料。
半导体中的电子通常于以飞秒为单元丈量的时间尺度上仅行进纳米后就会发生散射。相比之下，Re6Se8Cl2中的声激子极化子于一纳秒（约莫长了6个数目级）的历程中乐成凌驾了几微米（约莫远了3个数目级）。鉴在极化子可以连续约11纳秒，科学家们认为声激子极化子于散射以前可以笼罩跨越25微米。
这些准粒子是由光节制的而不是电流。这象征着基在其器件的处置处罚速率可以到达飞秒，是当前千兆赫电子器件所能到达的速率的一百万倍。
研究职员最初并无对于Re6Se8Cl2举行测试，认为结果会证实它是一种新型改良的半导体。相反，他们于试验室显微镜上测试了一种他们认为不应该举行任何操作的质料。研究资深作者、纽约哥伦比亚年夜学物理化学家Milan Delor体现，他们终极发现了其所见过的最快的半导体。
颠末两年的研究事情，Delor及他的同事现在信赖，他们理解了Re6Se8Cl2体现患上云云特殊的原理。事实证实，与硅中的电子相比，这类半导体中的激子挪动很是迟缓。然而，这象征着激子可以与一样迟缓挪动的声子配对于。由此孕育发生的准粒子是“重的”，这象征着它们挪动迟缓但稳定。相比之下，电子是“轻的”，这象征着它们会有更多反弹，终极现实上没法挪动患上很远或者很快。
Re6Se8Cl2以和石墨及六方氮化硼也是所谓的范德华质料。这些质料由平滑的原子薄层的重叠薄膜制成，经由历程称为范德华相互作用的弱电力粘合于一路，这类力通常使胶带发粘。先前的研究注解，当差异范德华质料的原子薄片相互叠放以形成所谓的异质结构时，就会泛起新的混淆特征。
Re6Se8Cl2面对的一个重要问题是，铼是地球上最稀有的元素之一。这使患上Re6Se8Cl2很是昂贵，而且不太可能实现贸易化。
然而，Re6Se8Cl2属在具备不异结构及电子特征的超原子半导体家族。此中许多质料是由越发富厚的元素制成的。此中包罗近来发现的一种名为graphullerene的全碳质料，它近似在摆列成片状的碳球。
Delor体现：“既然咱们知道了实现这项研究中发现的新的传输机制需要甚么结构及电子特征，那末咱们极可能会找到地球上贮藏富厚的替换品来取代铼基质料，替换质料也会体现出使人震动的传输特征。”
总而言之，研究职员认为声激子极化子“多是于差异质料中实现长程能量流的通用要领，而传统上预计这些质料不会体现出优良的传输特征，”Delor体现，“这是一个使人惊奇的发现，咱们期待将其运用在更多体系。”
这项事情的另外一个提示是它依靠在激子而不是电子。Delor体现：“虽然激子像电子同样携带信息及能量，但它们纷歧定与半导体行业当前利用的硬件兼容”，是以，这些半导体的运用“可能与传统半导体的运用差异”。
Delor体现，由这些半导体系体例成的潜于器件可能包罗利用激子而不是电子的“弹道晶体管”。可能另有可以用作很是高效的光探测器，或者者用在盘算以削减能量丧失并提高性能。
原文链接：
https://spectrum.ieee.org/semiconductor
【2024整年计划】隶属在ACT雅时国际商讯旗下的两本优异杂志：《化合物半导体》＆《半导体芯科技》2024年钻研会整年计划已经出。线上线下，同谋行业生长、工业前进！商机相助尽收眼底，接待您获�。ttps://www.siscmag.com/seminar
-快盈VIII平台-
项目经理微信
移动版官网
