Nauja medžiaga galėtų pagerinti kompiuterio apdorojimo ir atminties efektyvumą

Pietro Michelucci - Ką žada ateities žmonių kompiuterija? (Birželis 2019).

Anonim

Minesotos universiteto vadovaujamų mokslininkų grupė sukūrė naują medžiagą, galinčią pagerinti kompiuterio apdorojimo ir atminties efektyvumą. Mokslininkai pateikė medžiagą patentui, remdamiesi "Semiconductor Research Corporation", o puslaidininkių pramonės darbuotojai jau paprašė medžiagos pavyzdžių.

Rezultatai paskelbti " Nature Materials".

"Mes panaudojome kvantinę medžiagą, kurią per pastaruosius keletą metų daugiausia dėmesio sutelkė puslaidininkių pramonė, tačiau ją sukūrėme unikaliu būdu, nes sukūrėme medžiagą su naujomis fizinėmis ir elektroninėmis savybėmis, kurios galėtų gerokai pagerinti skaičiavimo ir atminties efektyvumą. "- sakė šiuolaikinis mokslininkas Jian-Ping Wangas, Minesotos universitetas, išskirtinis McKnight profesorius ir Robert F. Hartmann elektrotechnikos katedra.

Naujoji medžiaga yra medžiagų, vadinamų "topologiniais izoliatoriais", klasė, kurios neseniai tyrė fizikos ir medžiagų tyrimų bendruomenės bei puslaidininkių pramonė dėl jų unikalių spin-elektroninių transporto ir magnetinių savybių. Topologiniai izoliatoriai paprastai yra sukurti naudojant vieno kristalo augimo procesą. Kitas paprastas gamybos būdas naudoja procesą, vadinamą Molekulinės spindulių epitaksija, kurioje kristalai auginami plonu plėvele. Abu šie metodai negali būti lengvai pritaikomi naudoti puslaidininkių pramonėje.

Šiame tyrime mokslininkai pradėjo naudoti bismuto selenidą (Bi2Se3), bismuto ir seleno junginį. Tada jie panaudojo plonos plėvelės nusodinimo technologiją, vadinamą "purškimu", kurią lemia impulso pasikeitimas tarp jonų ir atomų tikslinėse medžiagose dėl susidūrimų. Nors puslaidininkių pramonėje yra paplatinimų metodas, tai yra pirmas kartas, kai jis buvo naudojamas topologinei izoliacinei medžiagai, kuri galėtų būti padidinta puslaidininkių ir magnetinių pramoninių įrenginių panaudojimui.

Tačiau faktas, kad purškimo technika dirbo, nebuvo labiausiai stebina eksperimento dalis. Nano dydžio grūdai, kurių spinduliuotas topologinis izoliatoriaus sluoksnis yra mažesnis nei 6 nanometrai, sukūrė naujas medžiagos fizikines savybes, kurios pakeitė elektronų elgseną medžiagoje. Ištyrus naują medžiagą, mokslininkai nustatė, kad apdorojimo ir atminties skaičiavimai, palyginti su dabartinėmis medžiagomis, yra 18 kartų veiksmingesni.

"Kadangi grūdų dydis sumažėjo, mes patyrėme tai, ką mes vadiname" kvantiniu sluoksniu ", kuriame medžiagos elektronai veikia skirtingai ir taip mums suteikia daugiau galios elektronų elgesiui kontroliuoti", - teigė mokslinis bendradarbis Tony Lowas, Minesotos universiteto asistentas elektrotechnikos ir kompiuterių inžinerijos profesorius.

Tyrėjai ištyrė medžiagą naudodamiesi unikalaus Minesotos unikalaus sklaidos elektronine mikroskopija (TEM), mikroskopijos technika, kurioje elektronų pluoštas perduodamas per pavyzdį, kad sudarytų vaizdą.

"Naudodamiesi mūsų išplėstine aberaciniu būdu ištaisytu nuskaitytu TEM, mums pavyko identifikuoti tuos nano dydžio grūdus ir jų sąsajas filme", ​​- sakė Minesotos universitetas, chemijos inžinerijos ir medžiagų mokslo bei elektroninės mikroskopijos eksperto asocijuotasis profesorius Andreas Mhoyanas.

Tyrėjai teigia, kad tai tik pradžia ir kad šis atradimas galėtų atverti duris į pažangą puslaidininkių pramonėje, taip pat susijusiose pramonės šakose, pavyzdžiui, magnetinės laisvosios kreipties atmintyje (MRAM).

"Naujoji šių medžiagų fizika gali būti daug naujų taikymų, - sakė Mahendra DC (Dangi Chhetri), pirmasis šio straipsnio autorius ir fizikos mokslų daktaras. Profesoriaus Wang laboratorijos studentas.

Wang sutinka, kad šis pažangiausias tyrimas galėtų turėti didelį poveikį.

"Kondensacijos proceso panaudojimas kvantinei medžiagai, pavyzdžiui, topologiniam izoliuotojui, pagamintam iš bismuto-selenido pagrindu, yra prieš intuityvus visų šios srities tyrėjų instinktus ir iš tiesų nėra remiamas jokios esamos teorijos", - sakė Wangas. "Prieš ketverius metus, remdamiesi" Semiconductor Research Corporation "ir" Defense Advanced Research Projects Agency ", mes pradėjome nuo didelės idėjos ieškoti praktinių būdų augti ir taikyti topologinę izoliatoriaus medžiagą būsimiems kompiuterių ir atminties įrenginiams. eksperimentinis atradimas sukėlė naują teoriją topologinėms izoliacinėms medžiagoms.

"Moksliniai tyrimai yra susiję su tuo, kad būna kantrūs ir bendradarbiaujama su komandos nariais. Šį kartą buvo didelis atlygis", - sakė Wangas.

menu
menu