Кремниевые транзисторы ограничены фундаментальными свойствами материалов и электрическим сопротивлением, что сдерживает рост их производительности. Новая разработка ученых может кардинально изменить ситуацию, заменив традиционное управление электронами на оптическое. Группа исследователей из Аризоны в сотрудничестве с международными коллегами создала уникальный графеновый транзистор, управляемый световыми импульсами. В ходе экспериментов было установлено, что электронами в графене можно управлять при помощи лазерных импульсов длительностью всего в аттосекунду — одну квинтиллионную долю секунды.
Открытие позволяет достичь невероятной скорости обработки данных — порядка петагерца, что в миллионы раз превышает показатели современных процессоров. Ключевую роль в этом процессе играет квантовое туннелирование — удивительное явление, позволяющее частицам преодолевать потенциальные барьеры без временных задержек. Хотя симметричная структура графена обычно препятствует возникновению электрических токов, ученые нашли решение. Добавив специальный кремниевый слой и применив точно синхронизированные лазерные импульсы, они добились контролируемого прохождения отдельных электронов, которые можно было наблюдать в режиме реального времени.
Для практического применения этого эффекта исследователи использовали коммерчески доступный графеновый фототранзистор, дополнив его кремниевым слоем. Благодаря лазерным импульсам длительностью 638 аттосекунд устройство достигло рабочей частоты в петагерц, став самым быстрым транзистором в истории. В отличие от большинства экспериментальных разработок, этот транзистор стабильно работает при комнатной температуре, что значительно повышает его коммерческий потенциал. Ученые уже сотрудничают с Tech Launch Arizona для патентования и внедрения этой технологии.
Тем временем «Ангстрем» создает «космические» транзисторы.