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《半导体量子晶体管为基于光子的计算打开了大门》

  • 来源专题：集成电路设计
  • 编译者： shenxiang
  • 发布时间：2018-07-20

  • 晶体管是微型开关，构成了现代计算的基石，例如：数十亿晶体管在智能手机内部传送电信号。
    现在，马里兰大学的A. James Clark工程学院和联合量子研究所（JQI）的研究人员电气和计算机工程教授----JQI研究员和电子与应用物理研究所会员Edo Waks-----已经清除了这个障碍并展示了使用半导体芯片的第一个单光子晶体管，该装置在7月6日出版的《科学》杂志中有所描述。大约一百万的新晶体管可以装在一粒盐里面，它也很快，能够每秒处理100亿个光子量子位。
    Waks说他的团队必须在让晶体管工作之前测试器件性能的不同方面。 他表示：“到目前为止，我们拥有制造单个光子晶体管所需的各个元件，但在这里我们将所有步骤合并为一个芯片。”

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  • 《量子热晶体管：利用量子测量和反馈》
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    • 编译者：李晓萌
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    • 近日，?研究人员积极参与量子系统和材料的动态操作，以实现重大的能量管理和守恒突破。 这一努力推动了一个致力于创建量子热机的尖端平台的发展，从而释放了量子技术在先进能源解决方案中的全部潜力。 我们是否处于新型能源管理设备的前沿？ 科学界已将重点转向开创量子热晶体管领域?—?为精确管理传热而设计的精密仪器。在不断追求最佳量子器件性能的过程中，复杂的冷却和环境监管环境中出现了一个显著的挑战。当前的冷却基础设施，特别是那些适应各种量子位技术的基础设施，尤其是量子计算机，带来了重大挑战，从而加强了对先锋解决方案的需求。 在当代科学话语中，量子测量和控制已成为先进能源管理量子热机设计的关键。这些干预措施可以帮助保持此类器件的固有量子特性，同时防止它们因环境相互作用（即退相干）而不希望地转变为经典状态。 然而，测量探头可能引入噪声，这带来了一个巨大的挑战，需要创新的解决方案。针对这一关键问题，我们引入了一个先进的理论框架?—?经调节的量子热晶体管。这一范式在其环境环境的协调下不断受到监测。 为了理解和分析这种行为，我们设计了一个精细的随机噪声模型，该模型反映了经典晶体管中使用的小信号模型。这种系统的方法增强了我们对细微动力学的理解，有助于量子热机架构的细化和优化。我们的研究结果发表在《Physical Review B》期刊上。 随机模型有什么用？ 随着设备的小型化，它们对环境影响的易感性具有更大的意义，从而深入了解系统内的动态变化。源于热噪声的固有波动的表现，加上测量和反馈控制等外部扰动，对小型设备产生了深远的影响。这种随机行为的抢先表征是非常宝贵的，可以全面了解这些设备中固有的操作限制。 功能量子热晶体管的成熟仍处于初级阶段，需要不断改进。与此同时，我们目前的出版物建立了一个开创性的框架，我们即将进行的研究旨在研究这些设备在通过连续测量进行反馈控制时的复杂动力学。 重要的是要强调，量子反馈表现出与经典电子反馈不同的特性。因此，必须进行广泛的探索，以确定量子反馈机制与热晶体管的无缝集成，为创新高效的热管理系统的出现铺平道路。 这个故事是科学X对话的一部分。 Uthpala N.Ekanayake获得了斯里兰卡Peradeniya大学电气和电子工程学士学位（以一级荣誉）。目前，她是澳大利亚莫纳什大学电气与计算机系统工程系高级计算与模拟实验室的博士生和成员，由Malin Premaratne教授指导。 Malin Premaratne分别于1995年、1995年和1998年获得墨尔本大学的多个学位，包括数学学士学位、电气和电子工程学士学位（以一级荣誉）和博士学位。目前，他是澳大利亚克莱顿莫纳什大学的正式教授。他的专业知识集中在量子器件理论、模拟和设计，利用量子电动力学原理。Premaratne教授独特的方法将深刻的理论物理学与实用的电气工程方法相协调，在基础物理学和转化工程技术之间建立了跨学科的联系。他因在光学和光子学方面的重大贡献而获得多项研究金，包括美国光学学会（FOSA）、美国光学仪器工程师学会（FSPIE）、英国物理研究所（FInstP）、英国工程与技术学会（FIET）和澳大利亚工程师学会（FIEAust）。
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  • 《氮化镓晶体管的单片光电集成》
    • 来源专题：集成电路
    • 编译者：Lightfeng
    • 发布时间：2019-12-22
    • 根据《IEEE电子器件快报》，南京邮电大学首次将发光二极管（LED）和增强型金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）集成到硅基氮化镓（GaN）外延晶片上。该研究小组还展示了MOSFET在同一平台上控制氮化铟镓（InGaN）LED的能力。研究人员希望这种单片式光学电子集成电路（OEIC）可以实现智能照明、显示器和可见光通信（VLC）之类的应用。 硅衬底III型氮化物结构包括一个250nm InGaN / GaN多量子阱（MQW）层，该层夹在n型和p型GaN之间，用于发光二极管中，晶片的直径为2英寸，厚300μm。使用n-GaN作为源极和漏极形成晶体管，而沟道穿过未掺杂的GaN层。绝缘层和栅极电介质由100nm二氧化硅（SIO2）组成。通道长度为20μm，凹环中心的半径为135μm。蚀刻去除p-GaN和InGaN / GaN层。使用PECVD施加SiO2并通过反应离子蚀刻进行图案化。 在1V漏极偏置下，亚阈值行为非常差，研究人员希望通过四甲基氢氧化铵（TMAH）或氟处理来改善亚阈值行为，以减少凹槽侧壁的表面粗糙度。相比之下，阈值电压为6.01V，峰值跨导为3.78μS/ mm，导通电阻为7.96Ω-m，漏极偏压为0.1V。栅极和漏极泄漏电流分别为120nA / mm（0V漏极，12V栅极）和5μA/ mm（5V漏极，0V栅极）。 在直流测试中，在12V栅极电势下的最小导通电阻为5Ω-m。该团队评论说：“尽管与一些已发布的基于GaN的FET相比，其输出电流相对较低，但MOSFET仍可以满足众多低功耗应用的要求，尤其是用于电流从几微安到几百微安的微型LED。”
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