Eine Wiedergabe von zwei Materialien im Nanomaßstab, die für den neuen Transistor entscheidend sind. Universität von Nebraska
Nichts hält ewig.
und auf SiliziumbasisMikrochips sind keine Ausnahme; sie nähern sich ihren praktischen Grenzen. Dies stellt eine große Herausforderung für die globale Industrie dar.
„Die traditionelle integrierte Schaltung steht vor einigen ernsthaften Problemen“, sagte der Physiker Peter Dowben, der auch Charles Bessey-Professor für Physik und Astronomie in Nebraska ist, in einer Montagserklärung von der Universität Nebraska.
„Es gibt eine Grenze, wie viel kleiner es werden kann. Wir sind im Grunde auf den Bereich reduziert, in dem wir über 25 oder weniger Siliziumatome in der Breite sprechen“, fügte Dowben hinzu. „Und Sie erzeugen Wärme mit jedem Gerät auf einemintegrierter Schaltkreis, sodass Sie auch nicht mehr genug Wärme abführen können, damit alles funktioniert.“
Aber ein neuer Fortschritt könnte laut einer kürzlich durchgeführten Studie die Anzahl der zum Speichern von Daten erforderlichen Transistoren um bis zu 75 Prozent reduzieren und sogar bis zu 5 Prozent des weltweiten Energiebedarfs senkenveröffentlicht in der Zeitschrift Erweiterte Materialien.
Ein neuer Ansatz für Transistoren
Dowben und sein Team brauchten einen neuen Ansatz für Transistoren, und sie fanden es. Sie wechselten von der Abhängigkeit von elektrischen Ladungen zur Abhängigkeit vom Spin: eine magnetismusbezogene Eigenschaft von Elektronen, die nach oben oder unten zeigt und gelesen werden kann, wie es elektrische Ladungen können; als 1 oder 0.
Sie verwendeten dann Graphen, das mit magnetoelektrischem Chromoxid unterlagert war, um einen Spintronik-basierten Transistor herzustellen. Das Endergebnis war, dass wbeim Anlegen einer positiven Spannung zeigten die Spins des darunter liegenden Chromoxids nach oben – und lieferten dabei ein nachweisbares Signal.
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In der Zwischenzeit drehte die negative Spannung die Spins des Chromoxids nach unten und erzeugte ein Signal, das sich deutlich von den anderen unterscheiden ließ.
„Jetzt fangen Sie an, eine wirklich gute Wiedergabetreue im Signal zu bekommen, denn wenn Sie auf einer Seite des Geräts sitzen und eine Spannung angelegt haben, fließt der Strom in diese Richtung. Sie können sagendas ist ‚an‘“, erklärte Dowben. „Aber wenn es dem Strom sagt, dass er in die andere Richtung gehen soll, ist das eindeutig ‚aus‘“.
Enorme Wiedergabetreue bei sehr niedrigen Energiekosten
„Dies gibt Ihnen möglicherweise eine enorme Wiedergabetreue bei sehr geringen Energiekosten. Alles, was Sie getan haben, war, Spannung anzulegen, und es wurde umgedreht“, fügte der Forscher hinzu.
Die Neuentwicklung des Teams soll Reduzieren Sie die Anzahl der zum Speichern bestimmter Daten erforderlichen Transistoren um bis zu 75 Prozent und schneiden Sie gleichzeitig bis zu 5 Prozent der Energie aus der energiehungrigen Ernährung der Welt. Das neue Gerät kann sogar während eines Stromausfalls den Speicher behalten.
Das Beste ist, dass der Prozess anpassbar ist und mit anderen Materialien als durchgeführt werden kann.Graphen.
„Jetzt, wo es funktioniert, beginnt der Spaß, denn jeder wird sein eigenes Lieblings-2D-Material haben und es ausprobieren“, sagte Dowben. „Einige von ihnen werden viel, viel besser undmanche nicht. Aber jetzt, da Sie wissen, dass es funktioniert, lohnt es sich, in andere, anspruchsvollere Materialien zu investieren, die es könnten."
„Jetzt kann jeder ins Spiel einsteigen und herausfinden, wie man den Transistor wirklich gut und konkurrenzfähig macht und tatsächlich Silizium übertrifft“, fügte Doben hinzu.
Mit einem neuen Transistor am Horizont, der in der Lage ist, Silizium zu besiegen, werden wir vielleicht bald einen Wettlauf zum Testen fortschrittlicher Materialien sehen. Es ist eine aufregende Zeit, um am Leben zu sein, in der sich das Rückgrat der Computerrevolution selbst entwickelt wie nie zuvor.