打玻耳兹曼的暴政:超过上下限计算能耗

从三个舰队节点协作的研究表明,基于拓扑绝缘体而不是传统的半导体晶体管可以减少栅电压的一半,和能源使用的每个晶体管的四个因素之一。

这克服了著名的玻耳兹曼的暴政使晶体管开关能量较低的限制。

研究发现了一些令人吃惊:栅电压应用于拓扑绝缘体可以创建一个障碍电子流大于电压本身乘以电子电荷,因此以前认为不可能的。

晶体管开关基于应用程序的一个门电压,与能源用于充电栅电极失去每次每个晶体管开关。有几十亿的晶体管打开和关闭每秒数十亿倍,这意味着大量的能量。

在传统半导体晶体管、门电压半导体的能带隙的变化(或能量的范围内禁止电子)允许(“在”状态)或块(“关闭”状态)传入的电子。

在一个理想的晶体管,1伏特应用于闸门将能量被1电子伏的范围。但泄漏“暴政”把一个较低的限制,转换能量。

电子的能量本质上弄得,总有几个电子有足够高的能量,让它在障碍。目前这种“泄漏”代表浪费能源。

为了避免浪费泄漏电流需要一个最小栅电压把一个下限开关能量。

后命名的玻耳兹曼的暴政,科学家第一次描述了粒子的能量的“模糊”温度,这限制了多小操作门晶体管电压可以,无论它是用什么材料做成的。

然而,舰队人员怀疑玻耳兹曼可以克服暴政的一种新型晶体管使用拓扑绝缘体,通过电场而不是栅电压切换。

二维拓扑绝缘体可以作为一种新型的“在”状态的晶体管,与当前由进行边缘。

这种材料的导电状态可以改变通过电场,切换材料从dissipationless传导(拓扑绝缘体与消极的能带)non-conduction(实际上,作为一个常规的半导体外,积极的能带隙阻碍电子流)。

至关重要的是,研究小组发现,与常规的半导体、拓扑绝缘体的能带隙的增加可能大于电压门,打玻耳兹曼的暴政。

接下来的步骤将在实验室来证实这些发现,使用候选材料,如bismuthene舰队合成这些新材料,工作描述,纳入电子设备。

回到研究主题1:拓扑材料雷竞技苹果版