導語
“新技術又影響全世界十年”這句話已經成為一種常态,就拿現在受熱捧的人工智能技術來說,自從火爆之後各個科技公司紛紛加入其中,不甘落後。
然而就在人工智能技術剛剛起步不久,就有一項能夠影響世界未來十年、甚至數十年、數百年的重大發明誕生,這就是美國麻省理工學院的研究團隊重大發現的“鐵電半導體”技術。
據研究團隊表示,這種新型半導體在許多方面都比目前的電子技術更具優勢,可以稱之為電子産品的一項革命性重大突破。
半導體的相關研究。
1960年,世界上第一塊閃存問世,後來更加小巧、更加先進的閃存技術接連被發掘出來,并且閃存技術以更低的成本、更小的體積、更大的記憶體等優勢被廣泛應用到存儲卡、U盤、固态硬碟等裝置中。
然而如今閃存技術仍然是電子産品中最重要、最不可或缺的一部分。
而在衆多研究人員的奮鬥之下,半導體設計技術也被不斷改善,不僅讓裝置外更加輕巧、性能更加優越、體積更加小巧等因素得到提升。
甚至研發出來了“鐵電池”這一新型設計。
是以人們對其的期待非常高。
然而在這些領域中有一個細分領域,他們不僅不能被忽視,反而應該備受關注。
這就是“電子學”。
麻省理工學院的科學家們在“電子學”領域已經有多項重要發現。
他們在新鮮的發明上可謂踏出了重要一步,成為基礎實體領域的重大發現。
他們發明的這一新型半導體使用單層石墨烯和雙層氮化硼構成。
在基礎實體研究中,石墨烯等超薄材料極大增加了已知物質能形成的二項物質的數量。
這一理論早在2013年就已經被提出過。
是以科學家們對其進行了實驗。
結果顯示其确實存在,而且當石墨烯和氮化硼的薄層疊加時,額外層的原子位置的不同導緻其具有不同的電子特性。
這種現象被稱為轉換特性,并且在多層的物質中起着至關重要的作用。
為了解釋其特性,科學家們僅僅對一個單層的材料進行測試,相比之下其在多層物質中具有更好的電子特性。
是以在電子學領域,研究人員們對其将産生的影響持有強烈的興趣。
鐵電半導體的研究成果。
2020年,麻省理工學院的研究小組首次通過理性計算和實驗觀察相結合的方式,發現了鐵電材料對二維超薄材料的影響。
結論顯示,超薄氮化硼中的鐵電性可以形成一個具有重大實用價值的開關,可以實作快速的大規模內建。
這一發現引起了全世界材料科學家和電子學家的廣泛關注,人們紛紛認識到這一新材料的存在将給電子裝置帶來重要的性能提升。
在此之後,研究團隊通過進一步的研究,制造出了一個原型鐵電場效應半導體,這一模型的性能可以說無疑擁有廣闊的前景。
他們利用實體學家熟悉的材料制造過程,既能在實驗室中進行操作,又能在工業中進行生産。
為了将這一發現資料化,研究團隊将其應用于非常有前景的電子元器件中,并進行了詳細的研究。
結果顯示,這些元器件在處理輸入時能夠以非常快的速度進行切換。
具體來說,它們以納秒級速度切換電荷,這一速度對于實作高性能計算是非常有用的。
這一發現引起了人們對這些器件在計算機和其他電子裝置中的應用的強烈興趣。
其中,超薄氮化硼的鐵電場效應半導體是這項研究的一個重要裡程碑。
通過将鐵電氮化硼層與石墨烯層結合,研究團隊制造出了這種新型半導體。
這一發現表明,單層氮化硼可以成為一種非常有前景的材料,可用于下一代電子器件中。
與傳統閃存裝置相比,這種新型半導體在開關耐久性方面表現出驚人的結果。
經過1000億次的開關之後,這種新型半導體仍然沒有出現任何顯著的退化。
這一結果遠遠超過了傳統閃存裝置,後者在經過1000次開關後就會明顯退化。
根據國際固态電子學協會的标準,而這種新型半導體在開關耐久性方面的表現将使其在電子裝置中的應用前景更加光明。
此外,這種新型半導體的超薄結構(其厚度僅為十億分之一米)将有助于提高計算機記憶體的密度和能效。
這一特性使其成為下一代電子器件中備受期待的材料。
更令人激動的是,這種超薄氮化硼鐵電場效應半導體可以與目前的生産工藝相相容,這為其在電子裝置中的應用鋪平了道路。
其他相關研究。
盡管這種新發現具有巨大的潛力,但目前仍處于早期階段。
雖然科學家們正在努力使這種新材料在原型設計中更具可用性,但它們仍然沒有達到大規模生産所需的标準。
要實作這一目标,研究團隊還需要進行更多的實驗以确認其潛在的應用方向。
此外,他們還需要解決一些制造過程中存在的挑戰,以使這一新材料可以廣泛應用于消費電子産品中。
研究團隊正在努力尋找解決方案。
他們正在探索使用光脈沖等方式來觸發鐵電性,這可能會帶來更大的靈活性和效率,并幫助實作鐵電場效應半導體的批量制造。
如果這一目标得以實作,将為電子器件的設計和制造開辟全新的可能性。
結語
麻省理工學院的研究團隊的這項新發現無疑是一項重要的裡程碑,它将推動電子學的發展,并可能在未來一二十年内重塑電子學。
這種超薄氮化硼鐵電場效應半導體可能會為我們帶來更強大的裝置、更高的性能和更低的能耗。
随着研究的持續推進,我們期待着這一新材料帶來的更多驚喜和應用。
讓我們共同期待着未來更美好的電子産品!