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新型铁电材料:开关1000亿次性能不下降的晶体管你见过吗?

2024-07-29 17:40:41 综合报道 阅读:
这种晶体管可以在纳秒级的时间尺度上以极高的速度在正电荷和负电荷之间切换,并且在经过1000亿次开关后,它仍然运行良好,没有出现任何性能下降的迹象···

2021 年,麻省理工学院(MIT)的物理学家领导的一个联合团队报告称,他们发明了一种新型超薄铁电材料,是一种正电荷和负电荷可以分离成不同层的材料,当时他们指出,这种材料在计算机内存等领域极具有应用潜力。而今,该团队用这种材料制造了晶体管,并证明了其实用性。jjXednc

在铁电材料中,正电荷和负电荷会自发地流向不同的一侧或极点,施加外部电场后,这些电荷会转换方向,从而反转极化。将极化进行转换可用于编码数字信息,而这些信息是非易失性的,除非施加电场,否则信息不会改变。jjXednc

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这种新型铁电材料是基于原子级厚度的氮化硼薄片,这些薄片彼此平行堆叠,当将电场施加到这种平行堆叠结构上时,一层氮化硼材料会滑过另一层,从而略微改变硼原子和氮原子的位置。因为原子的直径约为1埃,所以只要将两层滑动几埃,就能得到截然不同的电子元件。并且与传统材料相比,这种材料制成的存储器不会随着写入和擦除而出现一些退化,因为这种层间的滑动过程不会磨损。jjXednc

据了解,这种晶体管可以在纳秒级(一纳秒是十亿分之一秒)的时间尺度上以极高的速度在正电荷和负电荷(也就是数字信息的1和0)之间切换,并且在经过1000亿次开关后,它仍然运行良好,没有出现任何性能下降的迹象。jjXednc

同时,这一技术所用的材料厚度仅为十亿分之一米,是世界上最薄的材料之一,因此可以实现更密集的计算机内存存储,并且因为切换所需的电压与材料厚度成比例,超薄也就意味着超低的切换电压,它还可以制造出更节能的晶体管。jjXednc

不过,目前生产新型铁电材料的方法还很困难,不适合大规模生产,未来如果解决了这方面的问题,这种材料将极大的提升未来电子产品的性能。jjXednc

责编:Ricardo
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