超原子半导体创造速度与效率纪录

发布时间：2023-10-27 11:30:25 所属栏目：外闻来源：转载

导读： 　　尽管现代科技中集成电路的应用普及程度极高，不过这些电子元件仍有其固有限度存在。半导体中会产生激子（电子－空穴对），这意味着能量以热的形式损失，信息传输是有速度限制的。发表在

　　尽管现代科技中集成电路的应用普及程度极高，不过这些电子元件仍有其固有限度存在。半导体中会产生激子（电子－空穴对），这意味着能量以热的形式损失，信息传输是有速度限制的。发表在《科学》杂志的论文中，美国哥伦比亚大学化学家团队描述了迄今为止速度最快、效率最高的半导体：一种名为Re6Se8Cl2的超原子材料。

　　任何材料的原子结构都会振动，从而产生被称为声子的量子粒子。激子则是由电子和空穴之间的相互作用引起的。声子和激子可以相互作用，声子的反作用可导致激子在电子设备周围携带能量和信息，以纳米和飞秒的速度散射，这就带来了能量损失。

　　在该合作伙伴的团队进行的一系列的实验中，半导体Re6Se8Cl2中的声激子－电荷极化子的移动速度实际上是等离子体硅中电子的两倍，在不到一纳秒的时间内穿过了几个微米的样品。考虑到极化子的传输寿命可以持续大约11纳秒，该团队认为声激子－极化子一次传输距离可覆盖超过25微米。由于这些准粒子是由光而非电流和门控控制的，因此理论设备的处理速度有可能达到飞秒，这比目前的千兆赫电子器件可实现的纳秒快6个数量级，且都是在室温下进行的。

　　研究人员表示，就能量传输而言，至少到目前为止，Re6Se8Cl2是已知的最好的半导体。Re6Se8Cl2可被剥离成原子薄片，这一特征意味着它们可能会与其他类似材料结合起来，出现更多独特的性质。然而，Re6Se8Cl2不太可能实现商用，因为其分子中的第一种元素——铼是地球上最稀有的元素之一，因此极其昂贵。

　　接下去的时间里，研究团队将利用先进成像系统研究Re6Se8Cl2为何能显现出如此非凡的行为。

（编辑：南京站长网）

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