Американские исследователи из Калифорнийского университета в Беркли предложили новый материал для изготовления транзисторов. Это поможет снизить энергозатраты компьютеров. Статья опубликована в журнале Nature.
В последние годы компьютеры становятся меньше в размерах и мощнее, но при этом их потребности в энергии растут экспоненциально. Только в Америке энергозатраты на вычислительные технологии скоро грозят достигнуть той же величины, что энергозатраты на транспорт. Поэтому ученые ищут возможность снизить энергозатраты компьютеров. Главным образом они обращают внимание на транзисторы. Их очень много в ноутбуках и смартфонах, и к каждому из транзисторов подводят напряжение. В транзисторах есть так называемый подзатворный оксид — тонкий слой материала, который переводит напряжение в электрический заряд и отвечает за включение транзистора.
В основе новой разработки американских ученых лежит явление отрицательной электрической емкости. Она была теоретически предсказана руководителем данного исследования в 2008 году и впервые продемонстрирована в кристалле-сегнетоэлектрике в 2011 году. С помощью отрицательной электрической емкости можно снизить напряжение, которое нужно для достижения определенного электрического заряда в подзатворном оксиде. Однако такое явление можно наблюдать не во всех материалах. Ранее оно было показано в сегнетоэлектриках-перовскитах, но они несовместимы с кремниевой электроникой. В данной работе ученые использовали оксид гафния и оксид циркония, которые образовали суперрешетку и проявляли одновременно свойства сегнетоэлектрика и антисегнетоэлектрика. Собственно в транзисторе использовался слой из комбинации этих материалов толщиной не более 2 нм. Оба этих материалов совместимы с кремниевой электроникой.
Ученые собрали канальные транзисторы и проверили их эффективность. Им требовалось на треть меньше напряжения, чем привычным устройствам. При этом по другим свойствам они не уступали другим полупроводникам.
«Одна из проблем в подобных исследованиях — это то, что различные явления демонстрируют в материалах, несовместимых с продвинутыми материалами для вычислительной техники. Из-за этого мы не можем привнести полезные свойства в реальные технологии», — прокомментировал профессор Саиф Салахуддин, главный автор исследования.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
