导语
“新技术又影响全世界十年”这句话已经成为一种常态,就拿现在受热捧的人工智能技术来说,自从火爆之后各个科技公司纷纷加入其中,不甘落后。
然而就在人工智能技术刚刚起步不久,就有一项能够影响世界未来十年、甚至数十年、数百年的重大发明诞生,这就是美国麻省理工学院的研究团队重大发现的“铁电晶体管”技术。
据研究团队表示,这种新型晶体管在许多方面都比当前的电子技术更具优势,可以称之为电子产品的一项革命性重大突破。
晶体管的相关研究。
1960年,世界上第一块闪存问世,后来更加小巧、更加先进的闪存技术接连被发掘出来,并且闪存技术以更低的成本、更小的体积、更大的内存等优势被广泛应用到存储卡、U盘、固态硬盘等设备中。
然而如今闪存技术仍然是电子产品中最重要、最不可或缺的一部分。
而在众多研究人员的奋斗之下,晶体管设计技术也被不断改善,不仅让设备外更加轻巧、性能更加优越、体积更加小巧等因素得到提升。
甚至研发出来了“铁电池”这一新型设计。
因此人们对其的期待非常高。
然而在这些领域中有一个细分领域,他们不仅不能被忽视,反而应该备受关注。
这就是“电子学”。
麻省理工学院的科学家们在“电子学”领域已经有多项重要发现。
他们在新鲜的发明上可谓踏出了重要一步,成为基础物理领域的重大发现。
他们发明的这一新型晶体管使用单层石墨烯和双层氮化硼构成。
在基础物理研究中,石墨烯等超薄材料极大增加了已知物质能形成的二项物质的数量。
这一理论早在2013年就已经被提出过。
因此科学家们对其进行了实验。
结果显示其确实存在,而且当石墨烯和氮化硼的薄层叠加时,额外层的原子位置的不同导致其具有不同的电子特性。
这种现象被称为转换特性,并且在多层的物质中起着至关重要的作用。
为了解释其特性,科学家们仅仅对一个单层的材料进行测试,相比之下其在多层物质中具有更好的电子特性。
因此在电子学领域,研究人员们对其将产生的影响持有强烈的兴趣。
铁电晶体管的研究成果。
2020年,麻省理工学院的研究小组首次通过理性计算和实验观察相结合的方式,发现了铁电材料对二维超薄材料的影响。
结论显示,超薄氮化硼中的铁电性可以形成一个具有重大实用价值的开关,可以实现快速的大规模集成。
这一发现引起了全世界材料科学家和电子学家的广泛关注,人们纷纷认识到这一新材料的存在将给电子设备带来重要的性能提升。
在此之后,研究团队通过进一步的研究,制造出了一个原型铁电场效应晶体管,这一模型的性能可以说无疑拥有广阔的前景。
他们利用物理学家熟悉的材料制造过程,既能在实验室中进行操作,又能在工业中进行生产。
为了将这一发现数据化,研究团队将其应用于非常有前景的电子元器件中,并进行了详细的研究。
结果显示,这些元器件在处理输入时能够以非常快的速度进行切换。
具体来说,它们以纳秒级速度切换电荷,这一速度对于实现高性能计算是非常有用的。
这一发现引起了人们对这些器件在计算机和其他电子设备中的应用的强烈兴趣。
其中,超薄氮化硼的铁电场效应晶体管是这项研究的一个重要里程碑。
通过将铁电氮化硼层与石墨烯层结合,研究团队制造出了这种新型晶体管。
这一发现表明,单层氮化硼可以成为一种非常有前景的材料,可用于下一代电子器件中。
与传统闪存设备相比,这种新型晶体管在开关耐久性方面表现出惊人的结果。
经过1000亿次的开关之后,这种新型晶体管仍然没有出现任何显著的退化。
这一结果远远超过了传统闪存设备,后者在经过1000次开关后就会明显退化。
根据国际固态电子学协会的标准,而这种新型晶体管在开关耐久性方面的表现将使其在电子设备中的应用前景更加光明。
此外,这种新型晶体管的超薄结构(其厚度仅为十亿分之一米)将有助于提高计算机内存的密度和能效。
这一特性使其成为下一代电子器件中备受期待的材料。
更令人激动的是,这种超薄氮化硼铁电场效应晶体管可以与当前的生产工艺相兼容,这为其在电子设备中的应用铺平了道路。
其他相关研究。
尽管这种新发现具有巨大的潜力,但目前仍处于早期阶段。
虽然科学家们正在努力使这种新材料在原型设计中更具可用性,但它们仍然没有达到大规模生产所需的标准。
要实现这一目标,研究团队还需要进行更多的实验以确认其潜在的应用方向。
此外,他们还需要解决一些制造过程中存在的挑战,以使这一新材料可以广泛应用于消费电子产品中。
研究团队正在努力寻找解决方案。
他们正在探索使用光脉冲等方式来触发铁电性,这可能会带来更大的灵活性和效率,并帮助实现铁电场效应晶体管的批量制造。
如果这一目标得以实现,将为电子器件的设计和制造开辟全新的可能性。
结语
麻省理工学院的研究团队的这项新发现无疑是一项重要的里程碑,它将推动电子学的发展,并可能在未来一二十年内重塑电子学。
这种超薄氮化硼铁电场效应晶体管可能会为我们带来更强大的设备、更高的性能和更低的能耗。
随着研究的持续推进,我们期待着这一新材料带来的更多惊喜和应用。
让我们共同期待着未来更美好的电子产品!