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美国基础物理重大发明!革命性铁电晶体管,或将彻底改变世界!

2024-07-29科学

美国麻省理工学院发明了一种铁电材料制成的晶体管,可能会彻底改变电子学,并在未来一二十年改变世界,这项研究已发表在6月6日【科学】杂志上。

这项基础物理的重大突破,简单来说就是科学家们利用单层石墨烯作为沟道层,和超薄的铁电体双层氮化硼结合制成铁电场效应晶体管,当施加电场时,各层会相互微微滑动导致硼和氮原子位置发生改变,从而极大地改变了材料的电子特性。

这种场效应晶体管具有三大令人印象深刻的性能优势:

能够以纳秒级速度在正负电荷(即0和1)之间切换,有利于高性能计算和数据处理。

耐久性极强,经过1000亿次开关后仍然没有任何退化迹象,远远超过传统的闪存设备。

晶体管结构超薄(厚度仅为十亿分之一米),为制造更密集的计算机内存和提高能效奠定了基础。

超快速度、超强结构、超小尺寸,研究人员认为这是基础电子学领域一项潜力无限的创新技术,将在未来一二十年彻底改变世界。

不过研究人员也承认,这项研究还处于早期阶段,制造过程极为复杂,还不适用于大规模生产,目前只制造出了单个晶体管作为演示。

他们还在研究用光脉冲等方式来触发铁电性,并测试这种开关的最终极限,同时探索批量制造的方法,希望能在晶圆级规模上进行制造,从而大规模应用于未来的电子产品。

参与这项研究的还有康奈尔大学、哈佛大学、日本国家材料科学研究所。

参考:Ultrafast high-endurance memory based on sliding ferroelectrics