チップの新しいナノスイッチは、熱を66％削減できます

ミシガン大学の研究チームは、ランタイム中に電子デバイス内の熱を減らすためのプロトタイプスイッチを構築しました。この設計は、従来の電子スイッチよりも涼しく、66％効率が高い方法を指し示しています。

新しいスイッチは、配線を介した通常の電気の流れに依存していません。代わりに、超薄いナノエンジニアリングオプトエクスキトニクス（NEO）内に小さなペアの粒子を作成します。これらのペアは、狭い経路に沿ってチップの表面に向かって走ります。このパスはゲートのように機能します。スイッチが「オン」のときにペアを通過させるか、スイッチが「オフ」のときに停止することができます。

電子に依存する代わりに、デバイスは励起子で動作します。電子がその位置を離れるときに形成されたペアの粒子とそれが作成するギャップはそれに結合します。励起子は電荷を運ばないので、電子が生成するエネルギー損失の多くを避けます。

電子は、電子が回路を流れながら、動く電子が抵抗に直面すると熱くなります。この抵抗は、電気エネルギーの一部を熱に変え、効率を低下させ、性能を制限します。新しいスイッチは、使用中の最高のスイッチのパフォーマンスレベルと一致しながら、これらの損失を3分の2に削減します。

研究チームは、二酸化シリコン（SIO2）のテーパーリッジの上にタングステンジレナイド（WSE2）の単一層ネオを配置することでこれを解決しました。構造は励起子を一方向に操縦し、以前よりも遠く、速く移動するのを助けます。また、フローをブロックまたは放出することができる障壁を作成し、スイッチをオンオフ機能に与えました。

この設計により、研究者は、光と非排出、または暗い励起子との強い相互作用を作成することにより、長年の課題に対処することができました。この相互作用により、量子効果が生成され、励起子個体群全体がより効率的に移動し、既存の励起子ガイドの4倍の輸送が可能になりました。

励起子とライトの結合は、エネルギー障壁を形成する力も生成し、励起子の流れを止めて信号をオフにして元に戻すことができます。同時に、デバイス内のテーパーナノリッジはガイドとして機能し、制御された一方向に励起子をステアリングしました。