团队研发世界上最小最快的纳米激子晶体管

漫威电影角色蚁人，小小的身躯，怎么能产生如此强大的能量呢?秘密在于他西装上的晶体管，可以放大微弱的信号进行处理。以传统方式放大电信号的晶体管会损失热能并限制信号传输的速度，从而降低性能。如果有可能克服这些限制，制造出轻便小巧但又不损失热能的高性能西装，那会怎样?

物理系的Kyoung-Duck Park教授和Yeonjeong Koo教授的POSTECH团队以及由Vasily Kravtsov教授领导的俄罗斯ITMO大学团队共同开发了一种在基于异质结构的半导体中使用层内和层间激子的纳米激子晶体管，解决了现有晶体管的局限性。这项研究最近发表在ACS Nano杂志上。

激子负责半导体材料的发光，并且由于光与处于电中性状态的材料之间的自由转换，是开发下一代发光元件的关键，其发热较少，也是量子信息技术的光源。

半导体异双层中有两种类型的激子，它是两个不同半导体单层的堆栈：水平方向的层内激子和垂直方向的层间激子。

两个激子发出的光信号具有不同的光、持续时间和相干时间。这意味着对两个光信号的选择性控制可以实现两位激子晶体管的开发。然而，由于半导体异质结构的非均匀性和层间激子的低发光效率以及光的衍射极限，在纳米尺度空间中控制层内和层间激子具有挑战性。

该团队在其先前的研究中提出了通过用纳米级尖端压制半导体材料来控制纳米级空间中激子的技术。这一次，研究人员有史以来第一次能够根据尖端的偏振光远程控制激子的密度和亮度效率，而无需直接接触激子。该方法结合了光子纳米腔和空间光调制器，其最显着的优点是可以可逆地控制激子，最大限度地减少对半导体材料的物理损坏。此外，使用光的纳米激子晶体管可以帮助以光速处理大量数据，同时最大限度地减少热能损失。

人工智能(AI)进入我们生活的速度比我们预期的要快，它需要大量的数据才能提供对用户真正有帮助的良好答案。随着越来越多的领域使用人工智能，应该收集和处理越来越多的信息。这项研究有望提出一种适合数据爆炸时代的新数据处理策略。该研究论文的共同第一作者之一Yeonjeong Koo说：“纳米激子晶体管有望在实现光学计算机方面发挥不可或缺的作用，这将有助于处理由AI技术驱动的大量数据。

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