„Valleytronics“, – kvantinė elektronika deimante

deimantas

Deimantas yra ekstremalių savybių puslaidininkis, pavyzdžiui: didelė pramušimo įtampa, didelis prisotinimo greitis, didelis krūvio nešėjų greitis ir didžiausias šilumos laidumas iš visų medžiagų. Tai daro deimantą išskirtiniu plačios draustinės juostos puslaidininkių grupėje, kuriai priklauso, pvz, Silicio karbidas (SiC) ir galio nitridas (GaN).

Fig_comp
Diagrama iš: http://www.el.angstrom.uu.se/forskningsprojekt/Diamant/Diamant_E.html

( Phys.org ) – Siūloma nauja koncepcija elektronikoje – panaudoti  kristalinės medžiagos elektronų bangų kvantinį skaičių  koduoti informacijai. Isberg et.al. naujame straipsnyje „Nature Materials“ , siūlo šį laisvės laipsnių slėnį [valley] deimante, panaudoti „valleytronic“ informacijos apdorojimui arba nauju proveržiu į kvantinius skaičiavimus .

Elektronininiuose grandymnuose, informacijos bitai ( vienetukas ar nuliukas) koduoja elektros krūvio buvimą ar nebuvimą. Dėl greito informacijos apdorojimo, pvz kompiuterių procesoriuose ar atmintinėse, krūviai aplinkoje turi persijunginėti dideliais greičiais. Krūvių judėjimas (persikėlimas) reikalauja energijos, kuri neišvengiamai sukelia įkaitimą ir užduoda esminę ribą perjungimo greičiui.  Šio greitį lemiančio apribojimo galima išvengti – kaip alternatyvą galima naudoti kitas savybes nei elektronų krūviai informacijos kodavimui. To pavyzdys yra “ spintronika „, kur  informacijai koduoti naudojamas elektrono sukinys.

Alternatyva ir nauja koncepcija yra galimybė panaudoti elektronų bangos kristalinėje medžiagoje kvantinį skaičių. Tai kelias į  ultrasparčiuosus skaičiavimus su mažesniu energijos naudojimu.

Aukščiau minėtame straipsnyje „Nature Materials“ ,Upsalos universiteto tyrėjų grupė, parodė, kad tai yra įmanoma generuoti, transportuoti ir aptikti elektronus su tam tikru slėnio kvantiniu skaičiumi deimante esant 77 Kelvino temperatūrai.

Elektronai keliauja kristalu kaip bangos. Šios bangos gali būti apibūdinamas skirtingais kvantiniais skaičiais, pavyzdžiui, jų kristalinis momentas ir sukinys. Vakuume, elektronai pasiekia savo minimalią energiją prie nulinio momento, tačiau kristaluose taip nėra. Deimante elektronas turi savo minimalią energiją baigtinei momento reikšmei išilgai apibrėžtų aukštos simetrijos kristalo krypčių. Esant žemai temperatūrai elektronai išlieka šiuose minimalios energijos slėniuose, kurių deimante yra šeši.

Daugiau skaitykite:

http://phys.org/news/2013-07-valleytronics-electronics-diamond.html