Ця технологія змінить нашу електроніку назавжди, але на неї доведеться чекати не менше 10 років

Як це працюватиме

Новий транзистор побудований з використанням ультратонкого матеріалу, створеного з паралельних шарів нітриду бору, який, як стверджують дослідники, може перемикатися між позитивними і негативними зарядами за наносекунди й витримувати понад 100 мільярдів циклів без зносу.

Це робить його ідеальним не лише для високошвидкісних, енергоефективних електронних пристроїв, але й для більш щільних сховищ пам'яті. Оскільки нітрид бору дуже тонкий (і оскільки напруга, необхідна для перемикання поляризаційних шкал, залежить від товщини) транзистори, виготовлені з цього матеріалу, матимуть надзвичайно низьке енергоспоживання.

Нітрид бору може перемикатися між позитивними і негативними зарядами за мільярдні частки секунди завдяки своїм сегнетоелектричним властивостям. Цей термін використовується для опису матеріалів, які мають спонтанну електричну поляризацію (розділення позитивних і негативних зарядів), яку можна змінити на протилежну за допомогою електричного поля. У новому матеріалі ця поляризація відбувається завдяки унікальному ковзанню шарів матеріалу, що відбувається під дією електричного струму. Коли шари нітриду бору ковзають один повз одного, положення атомів бору та азоту змінюються, що призводить до зміни зарядів.

Дослідники порівняли цей процес зі "стисканням долонь разом, а потім легким переміщенням однієї над іншою". Це змінює електронні властивості матеріалу, не зношуючи його, на відміну від флешпам'яті, виготовленої зі звичайних матеріалів.

Щоразу, коли ви записуєте та стираєте флешпам'ять, ви отримуєте певну деградацію. З часом вона зношується, а це означає, що вам доведеться використовувати дуже складні методи для розподілу того, де ви читаєте і пишете на чипі,
– сказав Раймонд Ашурі, співавтор дослідження і професор фізики в Массачусетському технологічному інституті.

Ашурі додав: "Коли я думаю про всю свою кар'єру в галузі фізики, я вважаю, що саме ця робота через 10-20 років може змінити світ".

Попри всю свою багатообіцяючу перспективу, дослідники визнали, що зіткнулися з проблемами при впровадженні нового сегнетоелектрика у виробництво, яке, за їхніми словами, було "складним і не сприяло масовому виробництву". Зараз дослідники співпрацюють з іншими представниками галузевими, щоб вирішити проблеми.

"Якби люди могли вирощувати ці матеріали в масштабі пластин, ми могли б створити набагато більше. Є кілька проблем. Але якщо їх усунути, цей матеріал багато в чому вписується в потенційну електроніку майбутнього. Це дуже захоплююче", – додав співавтор дослідження Кенджі Ясуда, доцент кафедри прикладної та інженерної фізики Корнельського університету.