Полупроводник из оксида галлия работает почти при абсолютном нуле

Исследователи из KAUST показали, что электронные устройства на основе бета-оксида галлия β-Ga₂O₃ способны работать при экстремально низких температурах — всего 2 К, что соответствует примерно −271 °C. Это почти абсолютный ноль и значительно ниже температур, при которых обычная электроника начинает сталкиваться с проблемами. По словам исследователей, большинство традиционных устройств начинают выходить из строя при температурах ниже примерно 100 К, потому что электроны «замерзают» и перестают нормально участвовать в проводимости.

Оксид галлия интересен тем, что относится к сверхширокозонным полупроводникам. Ранее этот материал уже показывал устойчивость к радиации и высоким температурам, а устройства на его основе могут работать даже при 500 °C с меньшими токами утечки. Теперь команда KAUST продемонстрировала и обратную сторону температурного диапазона: транзистор FinFET и логический инвертор на β-Ga₂O₃ с кремниевым легированием стабильно работали при 2 К.

Ключевая особенность в том, что при таких температурах почти нет тепловой энергии, которая помогала бы электронам переходить в зону проводимости. Но в β-Ga₂O₃ электроны могут проходить через примесную зону, созданную атомами кремния. Это позволяет устройству проводить ток даже в сверххолодном режиме. По словам KAUST, это первая демонстрация сверхширокозонного полупроводника, использованного для создания транзисторов и логических инверторов при таких низких температурах.

Такой результат особенно важен для квантовых компьютеров и космической электроники. Квантовые системы часто работают при температурах около 4 К, а космические аппараты сталкиваются с резкими перепадами температур. Если электроника сможет стабильно работать в диапазоне от нескольких кельвинов до сотен градусов, это может снизить потребность в громоздких системах термозащиты и охлаждения. В будущем исследователи планируют создавать на основе β-Ga₂O₃ радиочастотные транзисторы, фотодетекторы, ячейки памяти и более сложные криогенные чипы.

#оксидгаллия #полупроводники #KAUST #Ga2O3 #квантовыекомпьютеры #космос #чипы #транзисторы #криогеннаяэлектроника #нанотехнологии #электроника #наука #новыетехнологии #новостинауки #technews

Видео Полупроводник из оксида галлия работает почти при абсолютном нуле канала Xenon Lab | Наука & Технологии