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重组计算机芯片:晶体管将可兼顾处理和存储信息

  计算机芯片使用两种不同的设备——晶体管和铁电RAM来处理和存储信息。几十年来,研究人员一直希望将晶体管和铁电RAM整合到一起,从而制造出空间更充裕、速度更快、功能更强大的芯片。然而,铁电材料和硅基材料的界面兼容性始终欠佳。铁电RAM作为独立的芯片单元运行又限制了计算效率的提高。

  近日,美国普渡大学的研究人员Peide Ye等已经找到了让晶体管兼备处理和存储信息功能的方法。他们在《自然·电子学》杂志中发表的论文,解决了晶体管与铁电存储器(ferroelectric RAM)的兼容问题。

  Ye的团队利用硒化铟制造了铁电半导体场效应晶体管,其结构与目前电脑芯片使用的晶体管相同。硒化铟晶体管不仅具备铁电性质,还解决了传统铁电材料只能是绝缘体的问题。研究中,该团队与乔治亚理工学院的研究人员合作将硒化铟添加到了铁电隧穿结中。此前,研究人员无法制造高性能的铁电隧穿结——宽频带间隙使材料过厚,导致电流无法通过。而硒化铟的带隙非常窄,材料厚度约10纳米,可使更多电流通过。Ye表示,这可以让设备尺寸缩小到纳米级,进而使芯片更加紧凑和节能。而材料的超薄化可使隧穿结两侧的电极更小,这将有助于构建模拟人脑网络的电路。

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