חומר חדש יכול לשפר את היעילות של עיבוד מחשב וזיכרון

The Money Fix - A Documentary for Monetary Freedom (יוני 2019).

Anonim

צוות חוקרים בראשות אוניברסיטת מינסוטה פיתח חומר חדש שעשוי לשפר את היעילות של עיבוד מחשב וזיכרון. החוקרים הגישו פטנט על החומר בתמיכת חברת המחקר סמיקונדקטור, ואנשים בתעשיית המוליכים למחצה כבר ביקשו דגימות של החומר.

הממצאים פורסמו בחומרי הטבע.

"השתמשנו בחומר קוונטי שמשך תשומת לב רבה בתעשיית המוליכים למחצה בשנים האחרונות, אך יצר אותו בצורה ייחודית שהביאה לחומר בעל תכונות פיזיות וספין-אלקטרוניות חדשות שיכולות לשפר באופן משמעותי את יעילות המחשוב והזיכרון, אמר החוקר הראשי Jian-Ping Wang, אוניברסיטת מינסוטה נכבד McKnight פרופסור ורוברט פ Hartmann יו"ר בהנדסת חשמל.

החומר החדש הוא בכיתה של חומרים הנקראים "מבודדים טופולוגי", אשר נלמדו לאחרונה על ידי פיזיקה וחומרים קהילות מחקר בתעשיית המוליכים למחצה בשל הייחודי שלהם ספין אלקטרונית תחבורה תכונות מגנטיות. מבודדים טופולוגיים נוצרים בדרך כלל באמצעות תהליך גביש בודד. טכניקת ייצור נפוצה נוספת משתמשת בתהליך הנקרא Molecular Beam Epitaxy שבו גבישים גדלים בסרט דק. שתי הטכניקות האלה לא ניתן בקלות scaled לשימוש לשימוש בתעשיית המוליכים למחצה.

במחקר זה, החוקרים החלו עם ביסמוט סלניד (Bi2Se3), תרכובת של ביסמוט וסלניום. לאחר מכן הם השתמשו בטכניקה בתצהיר סרט דק הנקרא "sputtering", המונע על ידי חילופי המומנטום בין היונים והאטומים בחומרי המטרה עקב התנגשויות. בעוד הטכניקה המקרטעת היא נפוצה בתעשיית המוליכים למחצה, זו הפעם הראשונה בה נעשה שימוש כדי ליצור חומר מבודדים טופולוגי שיכול להיות scaled עבור מוליכים למחצה יישומים בתעשייה המגנטית.

עם זאת, העובדה כי הטכניקה המקרטעת עבד לא היה החלק המפתיע ביותר של הניסוי. גרגרי ננו בגודל של פחות מ 6 ננומטר בשכבת בידוד מבולבל טופולוגי יצר תכונות פיזיות חדשות עבור החומר ששינה את ההתנהגות של האלקטרונים בחומר. לאחר בדיקה של החומר החדש, החוקרים מצאו את זה להיות יעיל פי 18 בעיבוד עיבוד וזיכרון לעומת חומרים הנוכחי.

"ככל שגודל הדגן ירד, חווינו את מה שאנו מכנים" כליאה קוונטית ", שבו האלקטרונים בחומר פועלים בצורה שונה ומספקים לנו שליטה רבה יותר על התנהגות האלקטרון", אמר מחבר המחקר טוני לואו, עוזר באוניברסיטת מינסוטה פרופסור להנדסת חשמל ומחשבים.

החוקרים בחנו את החומר באמצעות מיקרוסקופיה ייחודית ברזולוציה גבוהה של אוניברסיטת מינסוטה (TEM), טכניקת מיקרוסקופיה שבה קרן אלקטרונים מועברת דרך הדגימה ליצירת תמונה.

"באמצעות סריקה מתקדמת שלנו averration- תיקון TEM הצלחנו לזהות אלה גרגרי בגודל ננו הממשקים שלהם בסרט", אמר אנדרה Mkhoyan, פרופסור באוניברסיטת מינסוטה פרופסור להנדסה כימית מדע החומרים מומחה אלקטרונים מיקרוסקופית.

החוקרים אומרים כי זוהי רק ההתחלה וכי גילוי זה יכול לפתוח את הדלת להתקדמות יותר בתעשיית המוליכים למחצה, כמו גם בתעשיות הקשורות, כגון זיכרון גישה מגנטית אקראית (MRAM) הטכנולוגיה.

"עם הפיזיקה החדשה של חומרים אלה יכולים לבוא יישומים חדשים רבים", אמר Mahendra DC (Dangi Chhetri), המחבר הראשון של המאמר ואת הדוקטורט Ph.D. סטודנט במעבדה של פרופסור וואנג.

וואנג מסכים כי מחקר חדשני זה יכול להשפיע בצורה משמעותית.

"השימוש בתהליך המקרטע כדי לפברק חומר קוונטי כמו מבודד טופולוגי המבוסס על ביסמוט-סלניד, הוא בניגוד לאינסטינקטים האינטואיטיביים של כל החוקרים בתחום, ולמעשה אינו נתמך על ידי תיאוריה קיימת", אמר וואנג. "לפני ארבע שנים, עם תמיכה חזקה של חברת המחקר סמיקונדקטור ושל הסוכנות למחקר מתקדם למחקר מתקדם, התחלנו עם רעיון גדול לחפש מסלול מעשי לגדול וליישם את החומר מבודדים טופולוגי עבור מחשוב עתידי התקני זיכרון. גילוי ניסיוני הוביל תיאוריה חדשה עבור חומרים מבודדים טופולוגי.

"המחקר הוא הכל על סבלנות ושיתוף פעולה עם חברי הצוות, הפעם היה תשלום גדול", אמר וואנג.

menu
menu