Кремний упёрся в предел. MIT показал транзистор, который мыслит и помнит одновременно
NewsMakerБудущее смартфонов и суперкомпьютеров перевернулось на 180 градусов.
Инженеры Массачусетского технологического института создали магнитный транзистор , способный изменить перспективы электронной промышленности. В отличие от традиционных кремниевых элементов, новый прототип объединяет функции переключателя и накопителя информации.
Кремниевые транзисторы лежат в основе всей современной электроники — от смартфонов до суперкомпьютеров. Однако кремний имеет физический предел : он не работает ниже определённого напряжения, что сдерживает рост энергоэффективности. Поэтому учёные активно исследуют спинтронику — область, где учитывается не только электрический заряд, но и спин электрона. Магнитные материалы открывают такую возможность, но большинство из них не обладают нужными электронными свойствами, чтобы заменить кремний.
Группа под руководством доцента MIT Луцяо Лю сделала шаг к решению этой проблемы. В основе разработки лежит дихалькогенид хрома (CrSBr) — двумерное соединение с уникальным сочетанием магнитных и полупроводниковых характеристик. Его кристаллическая решётка позволяет переводить материал в разные магнитные состояния с высокой точностью, что напрямую отражается на проводимости. Дополнительным преимуществом стало то, что в отличие от многих других двумерных веществ, CrSBr стабилен на воздухе и не разрушается при хранении.
Сборка требовала нестандартного подхода. Сначала сформировали электроды на кремниевой подложке, затем нанесли тончайший слой активного материала. Вместо растворителей или клеевых составов, которые часто используют в лабораториях, применили простую клейкую ленту. Такой метод исключил загрязнение поверхности и обеспечил качественный контакт слоёв. Благодаря этому новый транзистор показал результат на порядки выше прежних образцов: изменение проводимости оказалось в десять раз заметнее, чем у ранних магнитных прототипов, где эффект измерялся всего несколькими процентами.
На первых этапах переключение достигалось внешним магнитным полем, что потребовало значительно меньше энергии, чем в кремниевых схемах. Ещё более важным стало подтверждение того, что изменить рабочее состояние можно электрическим током, что критически важно для масштабного внедрения.
Уникальность устройства в том, что оно объединяет в себе логику и хранение данных . В классических системах память реализована отдельными ячейками, связанными с транзисторами. Здесь один и тот же элемент способен не только выполнять роль ключа, но и сохранять информацию. Это упрощает архитектуру микросхем и снижает задержки: сигнал получается более чётким и устойчивым, что ускоряет и делает надёжнее процесс считывания.
Авторы подчёркивают, что сочетание магнитных и полупроводниковых свойств открывает широкие перспективы. Один из ведущих исследователей, аспирант Чун-Тао Чоу, отметил, что поиск подходящего материала занял много времени и сопровождался множеством неудач, но именно CrSBr дал нужный результат. Следующая задача команды — усовершенствовать электрическое управление и отработать методы масштабного производства массивов таких транзисторов.
Инженеры Массачусетского технологического института создали магнитный транзистор , способный изменить перспективы электронной промышленности. В отличие от традиционных кремниевых элементов, новый прототип объединяет функции переключателя и накопителя информации.
Кремниевые транзисторы лежат в основе всей современной электроники — от смартфонов до суперкомпьютеров. Однако кремний имеет физический предел : он не работает ниже определённого напряжения, что сдерживает рост энергоэффективности. Поэтому учёные активно исследуют спинтронику — область, где учитывается не только электрический заряд, но и спин электрона. Магнитные материалы открывают такую возможность, но большинство из них не обладают нужными электронными свойствами, чтобы заменить кремний.
Группа под руководством доцента MIT Луцяо Лю сделала шаг к решению этой проблемы. В основе разработки лежит дихалькогенид хрома (CrSBr) — двумерное соединение с уникальным сочетанием магнитных и полупроводниковых характеристик. Его кристаллическая решётка позволяет переводить материал в разные магнитные состояния с высокой точностью, что напрямую отражается на проводимости. Дополнительным преимуществом стало то, что в отличие от многих других двумерных веществ, CrSBr стабилен на воздухе и не разрушается при хранении.
Сборка требовала нестандартного подхода. Сначала сформировали электроды на кремниевой подложке, затем нанесли тончайший слой активного материала. Вместо растворителей или клеевых составов, которые часто используют в лабораториях, применили простую клейкую ленту. Такой метод исключил загрязнение поверхности и обеспечил качественный контакт слоёв. Благодаря этому новый транзистор показал результат на порядки выше прежних образцов: изменение проводимости оказалось в десять раз заметнее, чем у ранних магнитных прототипов, где эффект измерялся всего несколькими процентами.
На первых этапах переключение достигалось внешним магнитным полем, что потребовало значительно меньше энергии, чем в кремниевых схемах. Ещё более важным стало подтверждение того, что изменить рабочее состояние можно электрическим током, что критически важно для масштабного внедрения.
Уникальность устройства в том, что оно объединяет в себе логику и хранение данных . В классических системах память реализована отдельными ячейками, связанными с транзисторами. Здесь один и тот же элемент способен не только выполнять роль ключа, но и сохранять информацию. Это упрощает архитектуру микросхем и снижает задержки: сигнал получается более чётким и устойчивым, что ускоряет и делает надёжнее процесс считывания.
Авторы подчёркивают, что сочетание магнитных и полупроводниковых свойств открывает широкие перспективы. Один из ведущих исследователей, аспирант Чун-Тао Чоу, отметил, что поиск подходящего материала занял много времени и сопровождался множеством неудач, но именно CrSBr дал нужный результат. Следующая задача команды — усовершенствовать электрическое управление и отработать методы масштабного производства массивов таких транзисторов.