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美國基礎物理重大發明!革命性鐵電晶體管,或將徹底改變世界!

2024-07-29科學

美國麻省理工學院發明了一種鐵電材料制成的晶體管,可能會徹底改變電子學,並在未來一二十年改變世界,這項研究已發表在6月6日【科學】雜誌上。

這項基礎物理的重大突破,簡單來說就是科學家們利用單層石墨烯作為溝道層,和超薄的鐵電體雙層氮化硼結合制成鐵電場效應晶體管,當施加電場時,各層會相互微微滑動導致硼和氮原子位置發生改變,從而極大地改變了材料的電子特性。

這種場效應晶體管具有三大令人印象深刻的效能優勢:

能夠以納秒級速度在正負電荷(即0和1)之間切換,有利於高效能計算和數據處理。

耐久性極強,經過1000億次開關後仍然沒有任何退化跡象,遠遠超過傳統的快閃記憶體器材。

晶體管結構超薄(厚度僅為十億分之一米),為制造更密集的電腦記憶體和提高能效奠定了基礎。

超快速度、超強結構、超小尺寸,研究人員認為這是基礎電子學領域一項潛力無限的創新技術,將在未來一二十年徹底改變世界。

不過研究人員也承認,這項研究還處於早期階段,制造過程極為復雜,還不適用於大規模生產,目前只制造出了單個晶體管作為演示。

他們還在研究用光脈沖等方式來觸發鐵電性,並測試這種開關的最終極限,同時探索批次制造的方法,希望能在晶圓級規模上進行制造,從而大規模套用於未來的電子產品。

參與這項研究的還有康奈爾大學、哈佛大學、日本國家材料科學研究所。

參考:Ultrafast high-endurance memory based on sliding ferroelectrics