[ad_1]
Кредит: общественное достояние CC0
Когда мы общаемся с другими по беспроводным сетям, информация отправляется в центры обработки данных, где она собирается, хранится, обрабатывается и распространяется. Поскольку потребление вычислительной энергии продолжает расти, оно потенциально может стать ведущим источником энергопотребления в этом столетии. Память и логика в большинстве современных компьютеров физически разделены, и поэтому взаимодействие между этими двумя компонентами очень энергозатратно при доступе, манипулировании и восстановлении данных.
Группа исследователей из Университета Карнеги-Меллона и Пенсильванского государственного университета изучает материалы, которые могли бы привести к интеграции памяти непосредственно поверх транзистора. Изменив архитектуру микросхемы, процессоры могли быть намного эффективнее и потреблять меньше энергии. Помимо создания близости между этими компонентами, изученные нелетучие материалы могут устранить необходимость в регулярном обновлении систем компьютерной памяти.
Их недавняя работа, опубликованная в Наука исследует материалы, которые являются сегнетоэлектрическими или имеют спонтанную электрическую поляризацию, которую можно обратить вспять приложением внешнего электрического поля. Недавно обнаруженные сегнетоэлектрики вюрцита, которые в основном состоят из материалов, уже используемых в полупроводниковой технологии для интегральных схем, позволяют интегрировать новые энергоэффективные устройства для таких приложений, как энергонезависимая память, электрооптика и сбор энергии.
Одна из самых больших проблем вюрцитных сегнетоэлектриков заключается в том, что разрыв между электрическими полями, необходимыми для работы, и полем пробоя очень мал.
«Значительные усилия направлены на увеличение этого запаса, что требует глубокого понимания влияния состава, структуры и архитектуры пленки на способность переключения поляризации в практических электрических полях», — сказал постдокторский исследователь Карнеги-Меллона Себастьян Кальдероне, который ведущий автор статьи.
Два учреждения были объединены для сотрудничества в этом исследовании через Центр трехмерной сегнетоэлектрической микроэлектроники (3DFeM), который является программой Исследовательского центра энергетического фронта (EFRC), возглавляемой Университетом штата Пенсильвания.
Отдел материаловедения и инженерии Университета Карнеги-Меллона, возглавляемый профессором Элизабет Дики, был задействован для этого проекта из-за его опыта в изучении роли структуры материалов в функциональных свойствах в очень малых масштабах с помощью электронной микроскопии.
«Группа профессора Дики привносит особый актуальный опыт в измерение структуры этих материалов на очень малых масштабах длины, а также уделяет особое внимание конкретным электронным материалам, представляющим интерес для этого проекта», — сказал Джон-Пол Мария, профессор материаловедения и Инженерное дело в Университете штата Пенсильвания.
Вместе исследовательская группа разработала эксперимент, сочетающий в себе большой опыт обоих учреждений в области синтеза, определения характеристик и теоретического моделирования вюрцитных сегнетоэлектриков.
Наблюдение и количественная оценка переключения поляризации в реальном времени с помощью сканирующей просвечивающей электронной микроскопии (STEM) привели к фундаментальному пониманию того, как такие новые сегнетоэлектрические материалы переключаются на атомном уровне. По мере продвижения исследований в этой области цель состоит в том, чтобы масштабировать материалы до размеров, в которых их можно использовать в современной микроэлектронике.
Больше информации:
Себастьян Кальдерон и др., Переключение поляризации на атомном уровне в вюрцитных сегнетоэлектриках, Наука (2023). DOI: 10.1126/science.adh7670
Предоставлено Университетом Карнеги-Меллона в области материаловедения и инженерии.
Цитата: Новые сегнетоэлектрики для более эффективной микроэлектроники (9 июня 2023 г.), получено 9 июня 2023 г. с https://phys.org/news/2023-06-ferroelectrics-efficient-microelectronics.html.
Этот документ защищен авторским правом. За исключением любой честной сделки с целью частного изучения или исследования, никакая часть не может быть воспроизведена без письменного разрешения. Контент предоставляется только в ознакомительных целях.
[ad_2]
Source link
