有史以來最快半導體可大幅提升計算機芯片速度

一種“超原子”材料已經成為已知速度最快的半導體，并可能使計算機芯片的速度提高數百或數千倍。近日，美國哥倫比亞大學的Milan Delor和同事在一種化學式為Re6Se8Cl2的材料中發現了這種更快、更高效的半導體，它由錸、硒和氯組成。相關論文發表于《科學》。

傳統的半導體電路板是用硅制成的。圖片來源：aPhoenix photographer/Shutterstock

實際上，被稱為激子的粒子在這種材料中的移動速度比電子在硅中的移動速度要慢，但至關重要的是，它們以箭頭直線移動，因此它們移動相似距離的速度要快得多。

計算機芯片晶體管中使用的硅半導體依靠電子流來傳輸數據，但這些粒子往往會瘋狂地散射，以熱量的形式浪費能量，并減慢數據從A到B的時間。

如果用這種新材料制造使用激子而不是電子的晶體管，那么它們就可以從晶體管的一側移動到另一側而不會發生散射，這將使它們從A到B的速度比硅片中的電子快100到1000倍。

“借助新材料，原則上晶體管的開關速度可以達到數百千兆赫甚至太赫茲。”Delor說，“我們預測性能的提升將是巨大的。”

Delor說，使用這種材料的計算機芯片還需要幾十年的時間。工程師需要花幾十年時間來完善硅片的制造技術，而改用新材料基本上會讓他們回到原點。錸是地殼中最稀有的元素之一，而硅是第二豐富的元素，因此使用Re6Se8Cl2制造的芯片可能會用于航天器和量子計算機等。（來源：中國科學報 李惠鈺）

相關論文信息：https://doi.org/10.1126/science.adf2698