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不輸于硅基晶體管的首款磁電晶體管 促進(jìn)設(shè)備小型化
2022年04月13日 09:23:11
來源：化工儀器網(wǎng) 作者：羊舌木 點(diǎn)擊量：4096
磁電晶體管不僅有望幫助滿足人們對(duì)數(shù)字存儲(chǔ)器日益增長(zhǎng)的需求,，將該領(lǐng)域的能耗降低5%,，還可將存儲(chǔ)某些數(shù)據(jù)所需晶體管的數(shù)量減少多達(dá)75%,，進(jìn)一步促進(jìn)設(shè)備的小型化。
【化工儀器網(wǎng) 項(xiàng)目成果】科學(xué)家常說,，20世紀(jì)最小但最偉大的發(fā)明是晶體管,。晶體管是一種固體半導(dǎo)體器件，其中包括二極管,、三極管,、場(chǎng)效應(yīng)管、晶閘管等,，具有檢波,、整流、放大,、開關(guān),、穩(wěn)壓、信號(hào)調(diào)制等多種功能,。晶體管作為一種可變電流開關(guān),，能夠基于輸入電壓控制輸出電流。并且與普通機(jī)械開關(guān)不同,，晶體管利用電信號(hào)來控制自身的開合,，所以其開關(guān)的速度非常快,。
晶體管的種類較多，能夠根據(jù)材料,、PN結(jié)極性,、制造工藝、功率,、工作頻率,、功能用途、封裝形式等來進(jìn)行分類,。典型的硅基晶體管由多個(gè) " 端子 "(極)組成,。其中兩個(gè)，被稱為源極和漏極,，用作電子流過電路的起點(diǎn)和終點(diǎn),。在柵極和源極之間施加電壓，可以決定電流以低電阻還是高電阻流動(dòng),，從而導(dǎo)致分別編碼為 1 或 0 的電子電荷的累積或缺失,。但是隨機(jī)存取存儲(chǔ)器，需要持續(xù)的電源來維持這些二進(jìn)制狀態(tài),。
近日,，內(nèi)布拉斯加大學(xué)林肯分校和布法羅大學(xué)的科學(xué)家在一項(xiàng)新研究中,，對(duì)晶體管進(jìn)行了新的改造。在最新研究中心,，研究團(tuán)隊(duì)沒有將常見的電子電荷作為其方法的基礎(chǔ),，而是轉(zhuǎn)向自旋——另一種與磁性相關(guān)的電子特性，它可以指向上方或下方,，并且可以像電荷一樣讀取為 1 或 0,。研究表明，流經(jīng)石墨烯的電子可以在相對(duì)較長(zhǎng)的距離內(nèi)保持其初始自旋方向,，這一特性對(duì)于基于自旋電子學(xué)的晶體管極具潛力,。
同時(shí)，為了解決控制自旋的方法,，并使用比傳統(tǒng)晶體管少得多的功率,，研究人員需要用合適的材料在石墨烯上打底。經(jīng)過多年的尋找研究,，他們發(fā)現(xiàn)了一種磁電材料——氧化鉻,，這種材料意味著著其表面原子的自旋可以通過施加少量的臨時(shí)能量吸收電壓，反之亦然,。當(dāng)施加正電壓時(shí),，底層氧化鉻的自旋指向上方，最終迫使石墨烯電流的自旋方向向左偏,，并在此過程中產(chǎn)生可檢測(cè)的信號(hào),。相反，負(fù)電壓會(huì)使氧化鉻的自旋向下翻轉(zhuǎn),，石墨烯電流的自旋方向向右偏轉(zhuǎn),，并產(chǎn)生一個(gè)明顯不同的信號(hào)。
這種新的磁電晶體管將會(huì)以極少的能源成本,，來提供巨大的保真度,，并且只需對(duì)其施加電壓，而且其性能也不會(huì)輸?shù)湫偷墓杌w管,。磁電晶體管不僅有望幫助滿足人們對(duì)數(shù)字存儲(chǔ)器日益增長(zhǎng)的需求,，將該領(lǐng)域的能耗降低5%，還可將存儲(chǔ)某些數(shù)據(jù)所需晶體管的數(shù)量減少多達(dá)75%,，進(jìn)一步促進(jìn)設(shè)備的小型化,。
該研究論文題為 "Graphene on Chromia: A System for Beyond-Room-Temperature Spintronics"，已發(fā)表在《先進(jìn)材料》期刊上,。
(資料參考來源：科技日?qǐng)?bào),、前瞻網(wǎng)、百科)
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