激进的新型超硬晶体管可以彻底改变电子产品

知新了了 2024-09-09 16:02:14

一种新开发的晶体管设备在测试中表现出了非凡的弹性,事实上,它表现得非常好,有望改变我们每天使用的电子产品和小工具。

这些微小的开关在几乎每一个现代电子设备中都是必不可少的,涉及以二进制“开”或“关”状态存储数据和处理信息,每秒来回切换多次。

由于其出色的速度、尺寸和耐穿性,这一最新设计可能代表着手机和笔记本电脑等消费设备,以及将我们所有信息存储在云端的数据中心的巨大升级。

这项新研究背后的国际研究团队表示,如果这项技术能够扩大到实际水平,我们的机器和系统可能会变得更快、更高效、更强大。

“在我的实验室里,我们主要研究基础物理,”麻省理工学院(MIT)的物理学家Pablo Jarillo-Herrero说。

“这是基础科学如何导致可能对应用产生重大影响的事情的第一个,也许是最戏剧性的例子之一。”

晶体管是由一种最近发明的超薄铁电材料制成的,这种材料以氮化硼为基础(具有不同水平的正负电荷)。使用了两层材料,当施加电流时,它们会轻微移动,改变硼和氮原子的结构。

这种设计使晶体管的速度快得令人难以置信,而且薄得令人难以置信,这两个特性在使电子产品更紧凑、更高效方面有着巨大的不同。想想如何在更小的设备中容纳更多的存储和处理能力,使用更少的电力。

更重要的是,层的轻微变化也会改变材料的特性,所以磨损或撕裂最小。这种晶体管能够开关至少1000亿次而不会有任何磨损的迹象,这意味着它比目前使用的闪存存储设备更持久。

麻省理工学院的物理学家Raymond Ashoori说:“每次你写入和删除闪存,你都会得到一些退化。”

“随着时间的推移,它会磨损,这意味着你必须使用一些非常复杂的方法来分配你在芯片上读写的位置。”

这项发明背后的研究人员承认,这些晶体管要应用于实际设备还有很长的路要走。在实验室里制造一个器件是一个良好的开端,但是今天的电子学需要数十亿的晶体管。

然而,该团队对未来的发展方向感到兴奋。它在探索其他物理领域也可能被证明是有用的,比如使用光而不是电来触发层移。

很明显,我们目前对科技和数字设备的依赖意味着,这一领域的任何创新都可能产生深远的影响和好处,影响到地球上的大多数人。

“当我想到我的整个物理学生涯时,我认为这是10到20年后可能改变世界的工作,”Ashoori说。

这项研究发表在《科学》杂志上。

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