항복전압이 높은 다이아몬드 소자

일리노이대학교 어바나-샴페인 캠퍼스 연구진이 개발한 다이아몬드 p형 측면 쇼트키 배리어 다이오드 그들은 이전 다이아몬드 장치에 비해 항복 전압이 가장 높고 누설 전류가 가장 낮다고 말합니다. 다이아몬드 장치는 약 5kV의 고전압을 유지할 수 있지만 전압은 장치 자체가 아닌 측정 설정에 의해 제한됩니다. 이론적으로 이 장치는 최대 9kV를 유지할 수 있습니다.

UIUC 대학원생인 Zhuoran Han은 "우리는 미래 전력망 및 기타 전력 애플리케이션을 위한 고전력, 고전압 애플리케이션에 더 적합한 전자 장치를 만들었습니다"라고 말했습니다. “그리고 우리는 초광폭 밴드갭 소재인 합성 다이아몬드를 기반으로 이 장치를 제작했는데, 이는 현재 세대의 장치보다 더 나은 효율성과 더 나은 성능을 약속합니다. 바라건대, 우리는 다이아몬드의 재료 잠재력의 성능 한계에 접근할 수 있도록 이 장치와 기타 구성을 계속 최적화할 것입니다.” [1]

양자 네트워크를 위한 신축성 있는 다이아몬드 큐비트

시카고대학교, 아르곤국립연구소, 케임브리지대학교 연구진 늘어진 다이아몬드의 얇은 필름 장비와 비용을 크게 줄이면서 양자 네트워크의 일부로 작동할 수 있는 양자 비트를 생성합니다. 또한 이러한 변화로 인해 큐비트를 더 쉽게 제어할 수 있게 되었습니다.

분자 수준에서 다이아몬드를 늘리기 위해 그들은 뜨거운 유리 위에 얇은 다이아몬드 필름을 놓았습니다. 유리가 냉각됨에 따라 다이아몬드보다 느린 속도로 수축하여 다이아몬드의 원자 구조가 약간 늘어납니다. 이 과정을 통해 원자는 아주 약간만 떨어져 나가지만 최대 4켈빈(또는 -452°F)의 온도에서도 일관성을 유지할 수 있습니다. 이 온도는 여전히 매우 차갑지만 덜 전문화된 장비로도 달성할 수 있습니다.

“오늘날 대부분의 큐비트에는 방 크기의 특수 냉장고와 이를 실행하기 위한 고도로 훈련된 팀이 필요합니다. 따라서 10km 또는 XNUMXkm마다 하나를 구축해야 하는 산업용 양자 네트워크를 구상하고 있다면 이제 꽤 많은 기반 시설과 노동력이 필요하다고 말하고 있습니다.”라고 UChicago의 Pritzker School of Molecular Engineering 조교수인 Alex High가 말했습니다. 온도가 높다는 것은 “인프라와 운영 비용에 있어서 엄청난 차이”를 의미합니다.

또한, 이러한 변화로 인해 마이크로파를 사용하여 큐비트를 제어하는 ​​것도 가능해졌습니다. 이전 버전에서는 정보를 입력하고 시스템을 조작하기 위해 광학 파장의 빛을 사용해야 했으며, 이로 인해 소음이 발생하고 신뢰성이 완벽하지 않았습니다. 그러나 새로운 시스템과 전자레인지를 사용하면 정확도가 99%까지 올라갔습니다. [2]

다이아몬드의 광학 데이터 저장

뉴욕 시티 칼리지(The City College of New York)의 물리학자들은 스펙트럼 영역의 저장을 다중화함으로써 광 데이터 저장 용량 다이아몬드의 개선이 가능합니다. CCNY의 박사후 연구원인 Tom Delord는 “이는 약간 다른 색상의 레이저를 사용하여 동일한 미세한 지점에 있는 서로 다른 원자에 서로 다른 정보를 저장함으로써 다이아몬드의 동일한 위치에 다양한 이미지를 저장할 수 있음을 의미합니다.”라고 말했습니다. "이 방법을 다른 물질이나 실온에서 적용할 수 있다면 대용량 저장이 필요한 컴퓨팅 응용 분야에 적용할 수 있을 것입니다."

연구팀은 빛을 흡수하고 양자 기술의 플랫폼 역할을 할 수 있는 원자 결함인 다이아몬드 '컬러 센터'에 중점을 두었습니다. “우리가 한 일은 협대역 레이저와 극저온 조건을 사용하여 이러한 색상 중심의 전하를 매우 정확하게 제어하는 ​​것이었습니다.”라고 Delord는 설명했습니다. "이 새로운 접근 방식을 통해 우리는 이전보다 훨씬 더 미세한 수준, 즉 단일 원자까지 작은 데이터 비트를 본질적으로 쓰고 읽을 수 있었습니다."

이 접근 방식은 되돌릴 수도 있습니다. CCNY의 박사후 연구원인 Richard G. Monge는 “무수한 횟수로 쓰고, 지우고, 다시 쓸 수 있습니다.”라고 말했습니다. [삼]

참고자료

[1] Z. Han 및 C. Bayram, "높은 항복 전압(4612mA/Mm에서 0.01V)을 갖는 다이아몬드 p형 측면 쇼트키 배리어 다이오드", IEEE Electron Device Letters, vol. 44, 아니. 10, pp. 1692-1695, 2023년 XNUMX월, http://dx.doi.org/10.1109/LED.2023.3310910

[2] Xinghan Guo 외, "변형 조정된 다이아몬드 막 헤테로구조에서 주석-공극 스핀 큐비트의 마이크로파 기반 양자 제어 및 일관성 보호." 실제 검토 X, 29년 2023월 XNUMX일. https://dx.doi.org/10.1103/PhysRevX.13.041037

[3] Monge, R., Delord, T. & Meriles, CA 회절 한계 이하의 가역적 광학 데이터 저장. Nat. 나노기술. (2023). https://doi.org/10.1038/s41565-023-01542-9