電子和光子互相轉換?在這個電晶體中就能做到

2020-12-05 蝌蚪五線譜

圖片來源:jorik/Shutterstock.com

研究人員發明了一種新型的電晶體雷射器,它可以轉換電子和光子這兩種穩定的能量狀態。在未來,這種電晶體的數據傳輸速度能比傳統的數字設備快100倍。

電晶體雛形具備雙穩態特性,這是一種可以在光學和電信號輸出之間交替轉換的能力,有助於發展基於光的計算機系統。

伊利諾伊大學香檳分校的微電子工程師Milton Feng表示:「將具備雙穩定性的電晶體植入計算機晶片中,將顯著提高處理速度,因為這些器件可以在不受電子電晶體限制的條件下進行通信。」

在傳統的電子設備中,微晶片是由數十億個叫做電晶體的微小開關組成的,它們作為網關引導電子在集成電路中流動。

但問題在於,隨著計算機處理器越來越快,越來越強大,電晶體的數量也在持續增加。

這種趨勢稱作摩爾定律,是英特爾聯合創始人Gordon Moore的著名預測,指的是集成電路的電晶體數量會每兩年翻一番。

但電晶體已經非常小,很難再以傳統的方式將它縮小化。

因此在2004年,馮和他的研究員Nick Holonyak Jr首次提出電晶體雷射器的概念,將其定義為將電和光學輸出混合集成的半導體器件。

「電流在半導體材料中切換的最快方式,是電子在隧道效應的過程中,在物質層之間跳躍,」馮解釋道,「光子有助於電子來回穿梭,因此光子隧道效應會讓電子設備運行更快。」

「因為需要接入電流並將其轉化為光,所以我們不能撇開電子不談,」馮表示,「這是全光學計算機方面的問題。但那是不可能的,因為根本就沒有全光學系統。」

研究人員詳細說明了雙穩態開關是如何在零下50攝氏度工作的。

該研究發布的是為電子和光學功能提供了開關的單一裝置。

這項研究發表在了《應用物理學》雜誌上。

蝌蚪五線譜編譯自sciencealert,譯者 狗格格,轉載須授權

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