激子積體電路首度登場
- 上線日期：2008/7/23 上午 12:00:00
- 資料來源：奈米科學網 http://nano.nchc.org.tw
美國科學家創造出一種新型積體電路，不需先將光轉成電訊號，而是轉成由電子與電洞組成的激子(exciton)，然後加以操控。這項突破除了可提升光通訊網路的性能，也讓物理學家多了一種新的量子氣體來研究。
光通訊網路能以光脈衝的方式極有效率地傳輸大量資料，然而處理資時料得先將光轉成電子脈衝，才能以半導體裝置操縱，過程中需要使用一些昂貴又耗能的元件。問題就出在目前尚無直接對光本身做邏輯運算的實用方法。有些科學家相信解決之道在於將光轉成同時具有光子及電子行為的激子。
激子是半導體吸收光子而產生的電子-電洞對(electron-hole pair)，它能在物質中傳播，直到消滅後再產生另一個光子。光子無法以加電壓的方式控制，由兩個帶電粒子組成的激子卻行。
最近，Leonid Butov及其在加州大學聖地牙哥及聖芭芭拉分校的同事利用此特性製作出第一個激子積體電路(EXIC)。他們的裝置是由三個製作在砷化鎵(GaAs)晶片上的相同開關所構成，每個開關含有兩個分隔數奈米的量子井。激子在井中產生後，電子電洞會朝相反方向移動。由於電子電洞被分開，這些激子較不容易消滅，因此能沿著量子井傳播數百微米，最後在開關輸出端消滅並產生光。一旦在量子井上加偏壓，電子電洞將無法跨越能障而傳播，於是沒有光到達輸出端。
三個開關呈三星(three-beam star)狀排列，開關末端都連接在同心軸上。此電路也可以用於在不同的開關組合中，例如將開關之一的輸入端接到另兩個開關之一的輸出端，就可以做為雙向開關。
Butov的激子積體電路的缺點之一是它只能在40K以下運作，因為在更高溫下電子電洞無法結合成激子。不過這個溫度取決於半導體的特性，採用GaAs之外的材料有可能提高溫度限制。這個團隊也證明這些長壽的激子可以被迅速地冷卻到非常低溫，因此Butov的下一個計畫將研究超冷激子氣體的基本物理特性。詳見
詳見近期的Sciencexpress。
原始網站: http://physicsworld.com/cws/article/news/34675
譯者:王雅惠(逢甲大學光電學系)
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