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科学家在原子尺度实现铁电性,将使未来电子设备变得更小

2020-04-26 10:34 前瞻网   

 

科学家在原子尺度实现铁电性,将使未来电子设备变得更小

随着电子设备变得越来越小,为电子设备供电的技术需要变得更小更薄。

而在开发这种技术时,科学家面临的主要挑战之一就是要找到在超薄尺寸下仍然能够保持良好性能的材料,现在,伯克利的研究人员认为他们可能已经找到了答案。

在电气工程和计算机科学教授Sayeef Salahuddin和研究生Suraj Cheema的带领下,一组研究人员成功地在硅上研发出一种超薄材料,这种材料具有一种独特的电特性,被称为铁电性。这两位科学家的发现发表在4月22日的《自然》杂志上。

铁电性是指一类不仅能实现自发极化,而且在暴露于外部电场时还能改变其电偶极矩方向的材料,这类材料在电子器件方向非常有前途。

研究小组的这项突破在一种只有1纳米厚的材料(相当于两个原子积木的大小)上展示了铁电效应。因此,这种材料可以以更低的能量有效地为最小的设备供电。

Salahuddin说:“我们正在制造越来越小的计算设备。你不会想要用厚的材料,因为你没有这么多空间。但用了我们的铁电材料,你就不需要担心空间的问题。”

在此之前,研究人员已经成功地将铁电性稳定在越来越薄的材料中。但是在3纳米以下,“铁电性在传统的铁电材料中会减弱,”Cheema说。

但现在,伯克利的研究小组将一纳米厚的氧化铪掺杂到硅上。这种超薄材料不仅展示出铁电性,而且这种效应实际上比几纳米厚的材料还要更强——这是铁电性领域的一个“根本性突破”,Salahuddin说。

这一发现可能会催生出更先进的电池和传感器,但是这项研究对计算机的内存和逻辑芯片来说还有着特殊的前景。

在只有1纳米厚的薄膜中发现铁电性,意味着这些存储电池的尺寸可以缩小到比我们以前认为的极限还要小。

“我们可以研发出适用于制造现代计算机芯片的铁电材料,”Salahuddin说。

编译/前瞻经济学人APP资讯组

原文:https://phys.org/news/2020-04-ferroelectricity-atomic-scale.html

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责任编辑: 3976DBC

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