Эта технология изменит нашу электронику навсегда, но ее придется ждать не менее 10 лет

Как это будет работать

Новый транзистор построен с использованием ультратонкого материала, созданного из параллельных слоев нитрида бора, который, как утверждают исследователи, может переключаться между положительными и отрицательными зарядами за наносекунды и выдерживать более 100 миллиардов циклов без износа.

Смотрите также Китай создал свой первый процессор для искусственного интеллекта: в нем есть западные технологии

Это делает его идеальным не только для высокоскоростных, энергоэффективных электронных устройств, но и для более плотных хранилищ памяти. Поскольку нитрид бора очень тонкий (и поскольку напряжение, необходимое для переключения поляризационных шкал, зависит от толщины) транзисторы, изготовленные из этого материала, будут иметь чрезвычайно низкое энергопотребление.

В своем заявлении исследователи отметили, что свойства материала "уже соответствуют или превышают отраслевые стандарты" по сравнению с существующими транзисторными материалами.

Нитрид бора может переключаться между положительными и отрицательными зарядами за миллиардные доли секунды благодаря своим сегнетоэлектрическим свойствам. Этот термин используется для описания материалов, которые имеют спонтанную электрическую поляризацию (разделение положительных и отрицательных зарядов), которую можно изменить на противоположную с помощью электрического поля. В новом материале эта поляризация происходит благодаря уникальному скольжению слоев материала, происходящему под действием электрического тока. Когда слои нитрида бора скользят друг мимо друга, положение атомов бора и азота меняются, что приводит к изменению зарядов.

Исследователи сравнили этот процесс со "сжатием ладоней вместе, а затем легким перемещением одной над другой". Это меняет электронные свойства материала, не изнашивая его, в отличие от флешпамяти, изготовленной из обычных материалов.

Каждый раз, когда вы записываете и стираете флешпамять, вы получаете определенную деградацию. Со временем она изнашивается, а это означает, что вам придется использовать очень сложные методы для распределения того, где вы читаете и пишете на чипе,
– сказал Раймонд Ашури, соавтор исследования и профессор физики в Массачусетском технологическом институте.

Ашури добавил: "Когда я думаю о всей своей карьере в области физики, я считаю, что именно эта работа через 10-20 лет может изменить мир".

Несмотря на всю свою многообещающую перспективу, исследователи признали, что столкнулись с проблемами при внедрении нового сегнетоэлектрика в производство, которое, по их словам, было "сложным и не способствовало массовому производству". Сейчас исследователи сотрудничают с другими представителями отраслевыми, чтобы решить проблемы.

"Если бы люди могли выращивать эти материалы в масштабе пластин, мы могли бы создать гораздо больше. Есть несколько проблем. Но если их устранить, этот материал во многом вписывается в потенциальную электронику будущего. Это очень захватывающе", – добавил соавтор исследования Кенджи Ясуда, доцент кафедры прикладной и инженерной физики Корнельского университета.