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時訊:新型磁性晶體管兼具高速與高效


(資料圖)

美國麻省理工學(xué)院團(tuán)隊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《物理評論快報》上。

晶體管作為現(xiàn)代電子設(shè)備的基石,通常以硅為材料,功能類似于微型電開關(guān),可通斷電路或放大信號。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,科學(xué)家一直嘗試?yán)秒娮幼孕娮尤缥⑿〈盆F般的特性,來開發(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,實現(xiàn)了晶體管在“開”與“關(guān)”狀態(tài)間的平滑轉(zhuǎn)換。

實驗表明,通過調(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,該晶體管還可通過外部磁場控制磁性狀態(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)置存儲功能,從而簡化邏輯與存儲電路的設(shè)計。

團(tuán)隊表示,人們對磁性的認(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。兼具開關(guān)與存儲功能的新型晶體管,不僅信號更強(qiáng)、讀寫更準(zhǔn),更為未來高性能集成電路開辟了新可能。目前,團(tuán)隊正致力于推進(jìn)該技術(shù)的規(guī)?;瘧?yīng)用。

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