Forskare vid Aalto University och University of Marburg har observerat ett nytt fysikaliskt fenomen där ett laddningspar transporterar ”Budskap” över gränssnitt i halvledarmaterial och som kan få betydelse för hur vi kan komma att utforma nya typer av processorer.

Forskare vid Aalto University i Finland och University of Marburg i Tyskland har samarbetat i en studie om laddningars rörelser över ett gränssnitt i halvledarmaterial och observerat en ny typ av transportfenomen. I fenomenet förflyttar sig ett laddningspar, bestående av en negativ elektron och en positiv laddning, över ett gränssnitt varpå dess "budskap" förs vidare till den andra sidan av gränssnittet, där det förs vidare av ett liknande par. Det nya teoretiska resultatet öppnar för nya intressanta möjligheter att utföra logiska operationer med elektronik, enligt forskarna.

Inget tunnelfenomen
I det som kallas tunnelfenomen kan en partikel, med viss sannolikhet, penetrera tunna gränssnitt mellan material, även om det kan ses som omöjligt enligt klassisk fysik. Det nyupptäckta fenomenet är inte baserad på tunnling av individuella laddningar utan snarare på dynamiken i ett par gjort av en elektron och ett positivt laddat hål (en så kallad exciton) som är elektriskt bundna till varandra.

– Observationen är helt unik. En optisk puls, som verkar på en terahertzfrekvens, bär informationen eller den så kallade korrelationen av elektron-hål-paret från ena sidan av gränsytan till den andra, utan någon tunnling av excitonen självt. Inget fenomen som skulle vara helt likvärdigt med detta har visat sig tidigare inom modern fysik, säger Ilkka Tittonen vid Aalto University i Finland.

Fenomenet kombinerar halvledar- och terahertzteknik och möjliggör en ny typ av logiska operationer inom mikroelektronik. Gruppen anser att det kommer att vara möjligt, på grundval av fenomenet, att utforma nya typer av processorer som fungerar dels genom optik och dels genom elektricitet.

Gruppen publicerade sina iakttagelser i publikationen Physical Review Letters den 16 mars 2015. Länk till artikeln .

Studien genomfördes vid Aalto University School of Electrical Engineering i Finland, i första hand av Osmo Vänskä, under ledning av professor Ilkka Tittonen och professorerna Mackillo Kira och Stephan Koch. Finlands finansiering av studien har kommit från Aalto-universitetet och Finlands Akademi.

Filed under: Nordisk Teknik