可在两种稳定能量状态之间切换的晶体管

工程师正在推出升级到晶体管激光器,可用于提高计算机处理器速度 - 形成两种稳定的能量状态以及快速切换它们的能力。

当电子穿过细线并在计算机芯片上切换时,现代计算机受到延迟的限制。为了克服这种电子积压,工程师希望开发一种除了电力之外还使用光传输信息的计算机,因为光的传播速度比电力快。

在晶体管内具有两个稳定的能量状态或双稳态允许器件形成光电开关。该开关将作为光学逻辑开发的主要构建模块 - 未来光学计算机处理器进行通信所需的语言,Milton Feng,电气和计算机工程荣誉主席Nick Holonyak Jr.以及最近一项研究中的团队领导。

“将具有电气和光学双稳态的晶体管构建到计算机芯片中将大大提高处理速度,”冯说,“因为器件可以在没有仅限于纯电子晶体管的干扰的情况下进行通信。”

在最新的研究中,研究人员描述了光学和电学双稳态输出是如何由单个晶体管构成的。添加光学元件使用称为电子隧穿的过程来创建反馈回路,该过程控制光的传输。该团队在“应用物理学报”上发表了研究结果。

冯说,解决大数据传输形成的瓶颈 - 消除晶体管的电子数据传输和使用所有光学器件 - 的明显解决方案不太可能发生。

“你不能完全拆除电子设备,因为你需要插入电流并将其转换成光线,”冯说。“这是有些人谈论的全光学计算机概念的问题。这是不可能的,因为没有全光学系统这样的东西。”

2004年,电子和计算机工程和物理学的Bardeen名誉主席Feng和Holonyak发现,光 - 以前被认为是晶体管电子产品的副产品 - 可以被用作光信号。这为晶体管激光器的发展铺平了道路,晶体管激光器使用光和电子来传输信号。

新晶体管可以实现传统晶体管技术无法实现的新器件和应用。

“这是一种单一设备,通过一个开关为电气和光学功能提供双稳态,”Feng说。“这是全新的,我们正在努力为该设备寻找更多新的应用程序。”

冯和他的团队在-50摄氏度下展示了光电双稳态。下一步将证明该设备可以在室温下工作。冯说,他们最近实现了这一里程碑,详情将在即将发布的报告中公布。

“任何电子设备如果不能在室温下运行,实际上是无用的,”冯说。“没有人愿意将设备放在冰箱里以防止它过热!”