2005年8月2
大约40年来,半导体行业已经能够不断缩小电子元件在硅片上,包装越来越表现为计算机。现在,基本物理极限电流技术行业在研究对另一个世界。在一篇发表在8月1日在线版的《物理评论快报(PRL),斯坦福大学物理学家提出“orbitronics”,替代传统的电子产品,可能有一天让工程师裙令人生畏的限制,同时仍然使用廉价的,熟悉的硅。
“当今芯片的小型化是功耗的限制,“守成Zhang说,教授物理、应用物理,礼貌,电气工程,PRL的研究。“高达40%的力量在热泄漏电路正在消失,”他说,最终将使小型化令人生畏的任务。
近年来,寻找替代传统半导体纳米技术导致的发现称为“自旋电子学”,它使用一个属性的电子称为“自旋”产生一种新颖的当前集成电路可以处理的信息。电子自旋是指如何旋转的轴,类似于地球的旋转。2003年,张先生和东京大学的同事们表明,生产和操作的当前对齐电子自旋与电场不会涉及任何损失热含量——这技术他们称为自旋电子学。
张现在也是IBM-Stanford自旋电子科学和应用中心,以及斯坦福大学电气工程教授詹姆斯·哈里斯欧洲杯线上买球和IBM研究员斯图亚特·帕金。中心,成立于2004年,是自旋电子学调查许多应用程序,包括室温超导体和量子计算机。
所有的潜力,自旋电子学的一个缺点是它不工作很好与较轻的原子,如硅、微电子工业的希望。进入张的新研究。PRL纸,他和研究生b .安德烈Bernevig和泰勒·l·休斯展示,理论上,硅可用于他们称为orbitronics相关技术。通过使用orbitronics,张医生说,电脑芯片制造商可以自旋电子学的好处,而不必放弃硅。
orbitronics和自旋电子学涉及物理量称为“角动量,“任何大规模的属性,围绕一个固定的位置,是绳球或一个电子。
像一个电流,这是带负电荷的电子的流动在传统的集成电路,电流将包括一个轨道的电子与角动量对齐orbitronic电路。“如果你推动电子电场,然后将生成当前轨道垂直于这个电流,”张说。“不带电荷,但将轨道角动量的方向垂直于电子移动。”
因此,他解释道,与orbitronics硅仍将能够提供一个有用的当前在室温下无损失的热量。一些替代技术需要低温困难和昂贵的维护,他补充道。
作者指出orbitronics仍有很长的路要走,成为半导体行业的应用技术。“这是新的,”张承认。“当某事是第一次发现很难说。现实世界中有许多困难。”
哈里斯同意。他指出,自旋电子学可能还需要几十年的时间成为一个成熟的商业技术。“这不会立即发生,即使我们非常成功,”他说。
但如果orbitronics证明确实是一种经济可行的技术制造,这将是一个恩赐给那些行业坚持硅,张医生说。“有一个巨大的,巨大的投资在处理硅,”他说。“我们不希望在一夜之间切换到新的材料。”
大卫·奥伦斯坦是通信工程学院和公共关系经理。
http://www.stanford.edu/