突破可能有助于开发新的低功耗半导体或量子器件。随着为电子设备供电的集成电路变得越来越强大，它们也变得越来越小。近年来，随着科学家试图在芯片上安装越来越多的半导体元件，微电子学的这种趋势不断加速。
微电子由于尺寸小而面临重大挑战。为了避免过热，微电子设备只需消耗传统电子设备的一小部分电力，同时仍能以最佳性能运行。
美国能源部(DOE)阿贡国家实验室的研究人员取得了一项突破，可以让一种新型微电子材料做到这一点。在《先进材料》上发表的一项新研究中，阿贡国家实验室团队提出了一种新型“氧化还原门控”技术，可以控制电子进出半导体材料的运动。
“氧化还原”是指引起电子转移的化学反应。微电子设备通常依靠电场“场效应”来控制电子流来运行。在实验中，科学家们设计了一种装置，可以通过在充当电子门的材料上施加电压(本质上是一种推动电流的压力)来调节电子从一端到另一端的流动。当电压达到某个阈值(大约半伏)时，材料将开始通过栅极从源氧化还原材料注入电子到沟道材料中。
通过使用电压来改变电子的流动，半导体器件可以像晶体管一样工作，在更导电和更绝缘的状态之间切换。
该研究的作者之一、阿贡国家实验室材料科学家DillonFong表示：“新的氧化还原门控策略使我们即使在低电压下也能大量调节电子流，从而提供更高的功率效率。”“这也可以防止对系统的损坏。我们发现这些材料可以反复循环使用，几乎不会降低性能。”
该研究的共同通讯作者之一、阿贡国家实验室材料科学家陈伟表示：“控制材料的电子特性对于寻求传统器件之外的新兴特性的科学家来说也具有显着的优势。”
他说：“这种材料在亚伏电压下工作，研究人员对这些研究人员非常感兴趣，他们希望制造出与人脑相似的电路，而且人脑的工作效率也很高。”
该研究的另一位共同通讯作者、阿贡国家实验室物理学家周华表示，氧化还原门控现象也可用于创造新的量子材料，其相位可以在低功率下进行操纵。此外，氧化还原门控技术可以扩展到多功能功能半导体和由可持续元素组成的低维量子材料。
除了Fong、Chen和Zhou之外，撰稿人还包括Le张、长江刘、曹辉、AndrewErwin、DillonFong、AnandBhattacharya、LupingYu、LilianaStan、ChongwenZou和MatthewV.Tirrell。
标签：
免责声明：本文由用户上传，如有侵权请联系删除！