Ступеньки расставлены так, чтобы путешественники могли пересекать ручьи. Пока есть ступеньки, соединяющие обе стороны воды, можно легко перейти ее, сделав всего несколько шагов. Используя тот же принцип, исследовательская группа POSTECH разработала технологию, которая вдвое сокращает энергопотребление полупроводниковых устройств за счет размещения промежуточных элементов.
Исследовательская группа, возглавляемая профессором Джунву Соном и доктором Мингук Чо (кафедра материаловедения и инженерии) в POSTECH, преуспела в максимизации эффективности переключения оксидных полупроводниковых устройств путем введения наночастиц платины. Результаты исследования были недавно опубликованы в международном журнале Сообщения о природе.
Оксидный материал с фазовым переходом металл-изолятор, при котором фаза материала быстро переходит из изолятора в металл при достижении порогового напряжения, выделяется как ключевой материал для изготовления полупроводниковых устройств малой мощности.
Фазовый переход металл-изолятор происходит, когда домены изолятора размером в несколько нанометров (нм, миллиардные доли метра) превращаются в домены металла. Ключ состоял в том, чтобы уменьшить величину напряжения, подаваемого на устройство, чтобы повысить эффективность переключения полупроводникового устройства.
Исследовательской группе удалось повысить эффективность переключения устройства за счет использования наночастиц платины. Когда на устройство подавалось напряжение, электрический ток "пропускался" через эти частицы и происходил быстрый фазовый переход.
Эффект памяти устройства также увеличился более чем в миллион раз. Как правило, после отключения напряжения оно немедленно переходит в фазу изолятора, где ток не протекает; эта продолжительность была чрезвычайно короткой - 1 миллионная доля секунды. Однако было подтверждено, что эффект памяти при запоминании предыдущего срабатывания устройств может быть увеличен до нескольких секунд, и устройство может снова работать при относительно низком напряжении благодаря остаточным металлическим доменам, остающимся вблизи наночастиц платины.
Ожидается, что эта технология будет необходима для разработки электронных устройств следующего поколения, таких как интеллектуальные полупроводники или нейроморфные полупроводниковые устройства, которые могут обрабатывать огромные объемы данных с меньшей мощностью.
Это исследование было проведено при поддержке Программы фундаментальных научных исследований, Программы исследователей среднего звена и программы интеллектуальных полупроводников нового поколения Национального исследовательского фонда Кореи.
Комментарии