Uus materjal võib parandada arvutite töötlemise ja mälu tõhusust

ZEITGEIST : MOVING FORWARD 時代の精神 日本語字幕 CC版 (Juuli 2019).

Anonim

Minnesota ülikooli juhitud teadlaste meeskond on välja töötanud uue materjali, mis võiks parandada arvutite töötlemist ja mälu tõhusust. Teadlased on esitanud materjalile patendi koos Semiconductor Research Corporationi toetusega ja pooljuhttööstuse inimesed on juba taotlenud materjalide näidiseid.

Tulemused avaldatakse Nature Materials'is.

"Me kasutasime kvantmaterjali, mis on viimastel aastatel pooljuhttööstuse tähelepanu pälvinud, kuid loonud selle ainulaadsel viisil, mille tulemuseks oli uus füüsikaline ja spin-elektrooniline omadus, mis võib oluliselt parandada arvutite ja mälu tõhusust, "ütles juhtiv teadlane Jian-Ping Wang, Minnesota Ülikool, eristada McKnight'i professor ja Robert F. Hartmanni elektrotehnika õppetool.

Uus materjal on materjalide klassis, mida nimetatakse topoloogilisteks isolaatoriteks, mida hiljuti on füüsika- ja materjaliuuringute keskused ja pooljuhttööstus uurinud oma unikaalse spin-elektroonilise transpordi ja magnetiliste omaduste tõttu. Topoloogilised isolaatorid tekitatakse tavaliselt ühe kristallide kasvuprotsessi abil. Teine tavaline valmistamise meetod kasutab protsessi nimega Molecular Beam Epitaxy, milles kristalle kasvatatakse õhukeses kile. Mõlemat tehnikat ei saa pooljuhttööstuses lihtsalt kasutada.

Selles uuringus alustasid teadlased vismutseleeniidi (Bi2Se3), vismuti ja seleeni ühendit. Seejärel kasutasid nad õhukese kilega sadestamise tehnikat, mida nimetatakse "pihustamiseks", mis on tingitud kokkupõrgete tõttu sihtmärkmaterjalide ioonide ja aatomite vahelisest impulsi vahetamisest. Kuigi pooljuhttööstuses on lekketehnoloogia levinud, on see esimene kord topoloogilise isolaatori materjali loomiseks, mida saab laiendada pooljuht- ja magnetilise tööstuse rakendustele.

Kuid see, et pihustamistehnika töötas, ei olnud katse kõige üllatavam osa. Läbimõeldud topoloogilises isolaatorkihis olevad nanoosakesed, mille pinnale kantud topoloogilises isolatsioonikihis on vähem kui 6 nanomeetrit, loonud materjali uued füüsikalised omadused, mis muutis materjali elektronide käitumist. Pärast uue materjali katsetamist leidis uurija, et praeguste materjalidega võrreldes on see töötlemise ja mälu arvutamisel 18 korda efektiivsem.

"Kuna terade suurus vähenes, kogesime seda, mida me nimetame" kvantkitseks ", kus materjali elektronid teostavad erinevalt, andes meile rohkem kontrolli elektronide käitumise üle, " ütles uuringu kaasautor Tony Low, Minnesota ülikool assistent elektri- ja arvutitehnoloogia professor.

Uurijad uurisid materjali, kasutades selleks Minnesota ülikooli unikaalset suure eraldusvõimega läbilaskelektronmikroskoopiat (TEM), mikroskoopia tehnikat, milles elektronide tala edastatakse proovi võtmiseks kujutise saamiseks.

"Meie täiustatud aberratsiooniga korrigeeritud skaneeriva TEM-i abil saime filmi nano-suurusega terad ja nende liidesed tuvastada, " ütles Minnesota Ülikool, keemiatehnoloogia ja materjaliteaduse ja elektronmikroskoopia eksperdi dotsent Andre Mkhoyan.

Teadlased ütlevad, et see on alles algus ja see avastus võib avada uued edasised edusammud nii pooljuhttööstuses kui ka sellega seotud tööstusharudes, näiteks magnetilises juhuslikus juurdepääsus mälus (MRAM).

"Nende materjalide uue füüsikaga võib tulla palju uusi rakendusi, " ütles Mahendra DC (Dangi Chhetri), esimene kirjanik ja füüsika Ph.D. professor Wangi labori üliõpilane.

Wang nõustub, et see tipptasemel uurimus võib avaldada suurt mõju.

"Spetsiifilise protsessi kasutamine kummimaterjali nagu bismut-seleniidipõhise topoloogilise isolaatori valmistamiseks on vastuolus kõigi selle valdkonna teadlaste intuitiivsete instinktiividega ja tegelikult ei toeta seda ükski olemasolev teooria, " ütles Wang. "Neli aastat tagasi hakkasime Semiconductor Research Corporationiga ja kaitsealaste arenenud uurimisprojektide agendiga tugevalt toetama, et otsida praktilisi võimalusi kasvada ja rakendada topoloogilist isolaatormaterjali tulevastele arvuti- ja mäluseadmetele. Meie üllatav eksperimentaalne avastus viis uue topoloogiliste isolaatormaterjalide teooria juurde.

"Teadusuuringud on kõik, kuidas olla kannatlik ja koostööd meeskonnaliikmetega. Sel ajal oli suur kasum, " ütles Wang.

menu
menu