美國(guó)麻省理工學(xué)院團(tuán)隊(duì)研制出一種兼具高速與高效的新型磁性晶體管，有望為制造更節(jié)能的電子設(shè)備鋪平道路。相關(guān)研究成果發(fā)表在最新一期《物理評(píng)論快報(bào)》上。
晶體管作為現(xiàn)代電子設(shè)備的基石，通常以硅為材料，功能類(lèi)似于微型電開(kāi)關(guān)，可通斷電路或放大信號(hào)。然而，硅材料存在物理限制，導(dǎo)致其在低電壓下能效下降，制約了電子產(chǎn)品的節(jié)能潛力。
數(shù)十年來(lái)，科學(xué)家一直嘗試?yán)秒娮幼孕娮尤缥⑿〈盆F般的特性，來(lái)開(kāi)發(fā)磁性晶體管，但受限于材料性能，進(jìn)展緩慢。
在最新研究中，研究團(tuán)隊(duì)采用具有雙態(tài)磁性切換能力的二維材料溴化鉻硫，成功將磁性特性與半導(dǎo)體性能結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了晶體管在“開(kāi)”與“關(guān)”狀態(tài)間的平滑轉(zhuǎn)換。
實(shí)驗(yàn)表明，通過(guò)調(diào)控材料的磁性狀態(tài)，可改變其電子行為，從而降低運(yùn)行能耗。此外，溴化鉻硫在空氣中性質(zhì)穩(wěn)定，且制備工藝純凈度高，使晶體管性能優(yōu)于現(xiàn)有磁性器件，電流切換與放大能力提升達(dá)10倍。
此外，該晶體管還可通過(guò)外部磁場(chǎng)控制磁性狀態(tài)，進(jìn)一步降低狀態(tài)切換能耗。更值得一提的是，其磁性特性可內(nèi)置存儲(chǔ)功能，從而簡(jiǎn)化邏輯與存儲(chǔ)電路的設(shè)計(jì)。
團(tuán)隊(duì)表示，人們對(duì)磁性的認(rèn)知雖已有數(shù)千年歷史，但其在電子領(lǐng)域的應(yīng)用仍十分有限。此項(xiàng)研究為磁性在電子器件中的高效利用提供了新路徑。兼具開(kāi)關(guān)與存儲(chǔ)功能的新型晶體管，不僅信號(hào)更強(qiáng)、讀寫(xiě)更準(zhǔn)，更為未來(lái)高性能集成電路開(kāi)辟了新可能。目前，團(tuán)隊(duì)正致力于推進(jìn)該技術(shù)的規(guī)模化應(yīng)用。
責(zé)任編輯：陸迪
