Nový materiál by mohl zlepšit efektivitu zpracování počítače a paměti

Jacque Fresco - What the Future Holds Beyond 2000 - Nichols College (1999) (Smět 2019).

Anonim

Tým výzkumníků pod vedením University of Minnesota vyvinul nový materiál, který by mohl potenciálně zlepšit efektivitu počítačového zpracování a paměti. Vědci podali patent na materiál s podporou společnosti Semiconductor Research Corporation a lidé v oboru polovodičů už požádali o vzorek materiálu.

Závěry jsou publikovány v přírodních materiálech.

"Využili jsme kvantový materiál, který v posledních několika letech přitahoval polovinu průmyslu, ale vytvořil jej jedinečným způsobem, který vyústil v materiál s novými fyzikálními a spinovými elektronickými vlastnostmi, které by mohly výrazně zlepšit výpočetní a paměťovou efektivitu "uvedl vedoucí výzkumný pracovník Jian-Ping Wang, profesor McKnight z univerzity v Minnesotě a profesor Robert F. Hartmann v elektrotechnice.

Nový materiál je zařazen do třídy materiálů nazývaných "topologické izolátory", které byly nedávno studovány ve výzkumu fyzikálních a materiálových oborů a v odvětví polovodičů kvůli jejich jedinečnému spin-elektronickému přenosu a magnetickým vlastnostem. Topologické izolátory se obvykle vytvářejí procesem růstu jednoho krystalu. Další běžná výrobní technika používá proces nazvaný Epitaxy molekulárních paprsků, ve kterém jsou krystaly pěstovány v tenkém filmu. Obě tyto techniky nelze snadno zvětšit pro použití v odvětví polovodičů.

V této studii začali výzkumníci s selenidem bismutu (Bi2Se3), sloučeninou z bizmutu a selenu. Poté používali techniku ​​depozice tenkého filmu nazvanou "rozprašování", která je poháněna výměnou hybnosti mezi ionty a atomy v cílových materiálech kvůli kolizím. Zatímco technice rozprašování je běžná v průmyslu polovodičů, je to poprvé, co bylo použito k vytvoření topologického izolačního materiálu, který by mohl být rozšířen pro aplikace polovodičů a magnetického průmyslu.

Ovšem skutečnost, že technika rozprašování fungovala, nebyla nejvíce překvapující částí experimentu. Nano zrnitosti menší než 6 nanometrů v vrstvě s naprašovaným topologickým izolátorem vytvořily nové fyzikální vlastnosti pro materiál, který změnil chování elektronů v materiálu. Po testování nového materiálu vědci zjistili, že je ve srovnání s běžnými materiály 18krát účinnější v oblasti výpočetní techniky a paměti.

"Vzhledem k poklesu velikosti zrna jsme zaznamenali to, co nazýváme" kvantové omezení ", ve kterém elektrony v materiálu působí odlišně, což nám dává větší kontrolu nad elektronovým chováním, " řekl studijní spoluautor Tony Low, asistent univerzity v Minnesotě profesor elektrického a počítačového inženýrství.

Výzkumníci studovali materiál pomocí unikátní mikroskopie transmisní elektronové mikroskopie (TEM) univerzitní univerzity v Minnesotě, mikroskopické techniky, při níž se paprsek elektronů přenáší skrz vzorek a vytvoří obraz.

"S využitím našeho pokročilého skenování TEM s korekcí aberací jsme se ve filmu podařilo identifikovat ty zrna s nano velikostí a jejich rozhraní, " řekl Andre Mkhoyan, profesor vědy o chemickém inženýrství a vědy o materiálech a elektronové mikroskopie University of Minnesota.

Vědci tvrdí, že je to jen začátek a že tento objev by mohl otevřít dveře dalšímu pokroku v oblasti průmyslu polovodičů i příbuzných odvětví, jako je například technologie magnetické paměti s náhodným přístupem (MRAM).

"Díky nové fyzice těchto materiálů by mohlo dojít k mnoha novým aplikacím, " říká Mahendra DC (Dangi Chhetri), první autor článku a Ph.D. student v laboratoři profesora Wanga.

Wang souhlasí, že tento špičkový výzkum může mít velký vliv.

"Použití procesu rozprašování k výrobě kvantového materiálu, jako je topologický izolátor na bázi bizmutu a selenidu, je proti intuitivním instinktům všech výzkumníků v oboru a ve skutečnosti není podporován žádnou existující teorií, " řekl Wang. "Před čtyřmi lety, se silnou podporou od společnosti Semiconductor Research Corporation a Agentury pro obranné výzkumné projekty v oblasti obrany, jsme začali s velkým nápadem hledat praktickou cestu k růstu a aplikaci topologického izolačního materiálu pro budoucí výpočetní a paměťové zařízení. experimentální objev vedl k nové teorii topologických izolačních materiálů.

"Výzkum se týká trpělivosti a spolupráce s členy týmu. Tentokrát došlo k velkému splacení, " řekl Wang.

menu
menu