Журнал "Компьютерра" №771

Журнал Компьютерра

К сожалению, новая конструкция еще далека от требований массового производства. У кулеров наблюдается большой разброс параметров, да и слишком велики потери на контактных термических сопротивлениях, качество которых быстро деградирует. Поэтому ученым еще есть над чем поработать, и о коммерциализации новой технологии речь пока не идет. ГА

Электроны счет любят

Новый счетчик спин-поляризованных электронов изготовили в Брауншвейгской лаборатории стандартов. Устройство обещает решить старую проблему квантового эталона тока и стать идеальным источником электронов для квантовых компьютеров и спинтроники.

Ученые давно пытаются увязать эталон силы тока с самым точным на сегодня эталоном времени и частоты. Это можно сделать, просто

подсчитав количество электронов, проходящее по проводнику. Для этих целей логично использовать квантовый туннельный эффект, при котором электроны по одному перескакивают потенциальный барьер из диэлектрика между двумя проводниками. К сожалению, на такой перескок нужно время, и обычный туннельный переход перестает надежно работать на частоте выше десяти мегагерц. Ток при этом получается слишком малым для использования на практике. В прошлом году немецкие ученые вместе с коллегами из Кембриджа опробовали идею нового квантового эталона тока. В нем используется квантовая полупроводниковая точка, в которую помещается лишь один электрон, и осциллирующий туннельный барьер. За счет снижения высоты барьера электрон перескакивает его быстрее, и устройство может работать на частоте до трех гигагерц. Ток получается достаточной силы, но, увы, такой счетчик ошибается примерно один раз на каждые десять тысяч отсчетов. Подобная погрешность неприемлема - ее требуется снизить хотя бы в тысячу раз.

В новых экспериментах похожее устройство на основе гетероструктуры из арсенида галлия и арсенида галлия-алюминия поместили в сильное магнитное поле. Конструкция состоит из полупроводниковой квантовой точки диаметром 250 нм, которая отделена диэлектрическими зазорами шириной по 100 нм от двух тонких металлических проводников шириной 700 нм. Над зазорами располагаются два электрода, напряжение на которых определяет высоту потенциальных барьеров. На один из них подается постоянное, а на другой переменное напряжение. Электроны туннелируют в квантовую точку по одному в тот момент цикла, когда высота потенциального барьера минимальна, а затем туннелируют из точки через второй барьер.

Оказалось, что в сильном магнитном поле более трех тесла вероятность ошибки туннелирования снижается на два порядка и продолжает уменьшаться при увеличении напряженности поля. При этом спины электронов, прошедших через устройство, оказываются ориентированными в одном направлении, что востребовано в спинтронике. Кроме того, если параметры квантовой точки изменить так, чтобы в нее попадало строго по два электрона, то они окажутся запутанными.

Ученые считают, что дальнейшее совершенствование устройства путем изменения его геометрии, формы управляющих импульсов и подбора характеристик магнитного поля позволит создать хороший квантовый эталон тока. ГА

Гонка ионного вооружения

Сотрудники Национальной лаборатории Лоуренса в Беркли построили ионную пушку, которая способна напылять металл на полупроводниковые чипы в вакууме. Новинка обещает произвести революцию в целом ряде технологических процессов, снизив стоимость и повысив качество чипов.

Обычная ионная пушка, использующаяся при изготовлении чипов, представляет собой очень сложный агрегат. В нем создается хитрая комбинация электрических и магнитных полей, обеспечивающих несколько стадий процесса получения и напыления ионов металла. Как правило, все начинается с инертного газа аргона, который ионизируется и превращается в плазму. Положительно заряженные ионы аргона ускоряются электромагнитным полем и бомбардируют катод из нужного металла (например, меди), выбивая оттуда атомы, которые превращаются в ионы и попадают на чип-анод, формируя на нем металлический слой. К сожалению, вместе с металлом на чип попадает и газ, ухудшающий качество покрытия. Кроме того, ток разряда в плазме вблизи катода обычно на порядок больше тока полезных ионов металла на чип, а это приводит лишь к дополнительному разогреву устройства.

В результате приходится ограничивать скорость напыления, иначе чип, да и сама пушка, могут просто-напросто расплавиться.

Предложив в конце прошлого десятилетия импульсный вариант пушки, ученые решили проблему нагрева. В этом случае часть ионов металла удается направить обратно на катод так, чтобы ими (вместо ионов аргона) выбивать дополнительные атомы металла. Количество благородного газа в плазме уменьшается, а качество покрытия повышается.

В новом варианте ионной пушки от инертного газа и вовсе удалось избавиться. Напыление идет в глубоком вакууме при самоподдерживающемся процессе выбивания атомов металла из катода. При этом ток на мишень оказывается заметно больше тока разряда, что ведет к уменьшению нагрева. Отсутствие газа исключает образование дефектов в покрытии и способствует более глубокому проникновению ионов металла в обрабатываемый чип. Качество проводников повышается, а вместе с этим снижается и процент брака.

оскольку инертный газ больше не нужен, ионную пушку можно использовать для напыления даже в космосе. В экспериментах удалось получить рекордное значение тока ионов меди на мишень - 250 ампер, что гораздо больше предельных возможностей других методов. К сожалению, сложный самоподдерживающийся процесс образования ионов в новой пушке сильно зависит от свойств используемого металла. И теперь в планах ученых - адаптировать новый способ для ниобия, сверхпроводящие покрытия из которого заманчиво использовать в ускорителях элементарных частиц. ГА

МИКРОФИШКИ: Микрофишки

Уже во второй раз компания HP объявляет открытый конкурс инновационных исследований, в ходе которого команды со всего света будут претендовать на щедрые гранты для реализации своих проектов. За победу поборются научные группы из университетов и НИИ, способные предложить нечто новое по пятнадцати темам, названным организаторами. Среди них: облачные вычисления, новые типы интерфейсов и т. д. Те конкурсанты, что смогут убедить оргкомитет в перспективности своих идей, вправе рассчитывать на финансовую поддержку в размере 50–75 тысяч долларов. Прием заявок открыт на сайте hpl.hp.com/open_innovation/irp. АЗ

***

Базирующаяся во Флориде компания T3 Technologies подала в Европейскую Комиссию жалобу на IBM, обвинив Голубого Гиганта в нарушении антимонопольного законодательства. Поводом для конфликта послужили мэйнфреймы IBM. T3 настаивает, что, поставляя свои мощные вычислительные комплексы со специализированным системным ПО и вместе с тем отказываясь лицензировать его для использования на аппаратных платформах сторонних разработчиков, IBM препятствует здоровой конкуренции. Более того, считает Т3, Голубой Гигант фактически монополизировал сегмент мэйнфреймов, вытеснив оттуда небольшие фирмы. Заметим, что аналогичные претензии к IBM уже предъявляла компания Platform Solutions, специализирующаяся на разработке технологий для систем корпоративного класса. Однако в прошлом году IBM просто-напросто купила эту фирму, и конфликт таким образом был улажен. Чем закончатся споры между IBM и T3 Technologies, пока не ясно, но возможно, что до принудительных судебных постановлений дело и на сей раз не дойдет. ВГ

***

Новую технологию изготовления светодиодов разработали ученые из Центра нитрида галлия при Кембриджском университете. Метод обещает на порядок снизить стоимость белых светодиодов для освещения, что позволит им конкурировать с люминесцентными лампами и на 75% сократить расходы на электричество.

По сравнению с обычными и люминесцентными лампами светодиоды не только потребляют гораздо меньше энергии, но и служат значительно дольше. Лучшие образцы способны работать без заметного ухудшения светимости до ста тысяч часов. То есть светодиодную лампу не нужно будет менять около шестидесяти лет. И только непомерно высокая цена мешает их широкому распространению.