Fyzici z Massachusettského technologického institutu vytvořili tranzistor využívající feroelektrický materiál, který by mohl způsobit revoluci ve světě elektroniky. Materiál – inovace vytvořená stejným základním týmem a jeho kolegy v roce 2021 – je extrémně tenký a odděluje kladné a záporné náboje do různých vrstev.
Tým pod vedením Pabla Jarilla Herrera, profesora fyziky Cecila a Idy Green a profesora fyziky Raymonda Ashouriho prokázal, že jejich nový tranzistor překonává současné průmyslové standardy v několika klíčových aspektech.
Ve středu nového tranzistoru je feroelektrický materiál naskládaný v paralelní konfiguraci, což je uspořádání, které se přirozeně nevyskytuje.
Při působení elektrického pole se vrstvy po sobě mírně posouvají a mění polohy atomů boru a dusíku, což má za následek významnou změnu elektronických vlastností materiálu.
„V mé laboratoři studujeme hlavně základní fyziku. Toto je jeden z prvních a možná nejdramatičtějších příkladů toho, jak základní věda může přispět k něčemu, co může mít významný dopad na aplikace,“ řekl Jarillo-Herrero. Zprávy MIT.
Vysoký výkon a odolnost
Nové tranzistory mají oproti tradiční elektronice působivý rozsah schopností.
Zvláště pozoruhodná je jejich schopnost přepínat mezi kladnými a zápornými náboji – v podstatě nulami a jedničkami – rychlostí nanosekund. Tato schopnost rychlého přepínání je klíčová pro vysoce výkonné výpočty a zpracování dat.
Ještě překvapivější je robustnost tranzistoru. Podle týmu nevykazoval tranzistor žádné známky degradace ani po 100 miliardách spínacích operací. Pro srovnání, tradiční flash paměťová zařízení trpí problémy s opotřebením a vyžadují sofistikované metody distribuce operací čtení a zápisu na čip.
Navíc ultratenký tranzistor – pouhá miliardtina metru tlustý – otevírá možnosti pro hustší ukládání paměti počítače a také energeticky účinnější tranzistory.
budoucí prospekty
„Materiál jsme vytvořili ve spolupráci s Rayem [Ashoori] A [co-first author] Ivane [Zalys-Geller]“Podrobně jsme měřili jeho vlastnosti a to bylo velmi vzrušující,“ řekl Kenji Yasuda, spoluprvní autor studie, který je nyní odborným asistentem na Cornellově univerzitě, a zdůraznil synergii mezi různými výzkumnými skupinami.
Navzdory jejímu zdánlivě neomezenému potenciálu je ještě třeba vyřešit problémy, než bude možné tuto technologii široce přijmout. „Vyrobili jsme jeden tranzistor jako ukázku,“ řekl Yasuda. „Pokud lidé dokážou pěstovat tyto materiály v měřítku čipů, můžeme vytvořit mnoho, mnoho dalších.“ Zprávy MIT.
Výzkumný tým také zkoumá možnost stimulace feroelektřiny pomocí alternativních metod, jako jsou optické pulsy, a mimo jiné testuje limity možností přepínání materiálů. Tradiční způsob výroby těchto nových feroelektrických materiálů je složitý a není vhodný pro výrobu ve velkém měřítku.
„Existují nějaké problémy, ale pokud je dokážeme vyřešit, tento materiál se hodí do mnoha oblastí potenciální budoucí elektroniky. Je to velmi vzrušující,“ uzavřel Ashouri.
„Když přemýšlím o celé své kariéře ve fyzice, myslím, že toto je práce, která by mohla změnit svět za 10 až 20 let.“
Podrobnosti o výzkumu týmu byly zveřejněny v časopise vědy.
O redaktorovi
Doufám, že Gus Chaco Amal píše kód v typický pracovní den a sní o tom, že bude fotit nádherné budovy a číst knihu, zatímco sedí u ohně. Miluje vše, co souvisí s technologií, spotřební elektronikou, fotografováním, auty, šachy, fotbalem a závody Formule 1.
„Unapologetický analytik. Rozzuřeně skromný kávový evangelista. Hráč. Nelze psát s boxerskými rukavicemi. Student. Podnikatel.“