Schematisk beskrivning av effekten av strömflödet som bildas via platinananopartiklarna som infogas i den tunna fasövergångsoxidfilmen. Kredit:POSTECH
Trappstenar placeras ut för att hjälpa resenärer att korsa bäckar. Så länge det finns trappstenar som förbinder båda sidorna av vattnet kan man enkelt ta sig över med bara några steg. Med samma princip har ett forskarlag vid POSTECH utvecklat teknik som halverar strömförbrukningen i halvledarenheter genom att använda strategiskt placerade nanopartiklar.
En forskargrupp ledd av professor Junwoo Son och Dr. Minguk Cho (Institutionen för materialvetenskap och teknik) vid POSTECH har lyckats maximera växlingseffektiviteten hos oxidhalvledarenheter genom att infoga platinananopartiklar. Resultaten från studien publicerades nyligen i Nature Communications .
Oxidmaterialet med metallisolatorfasövergången, där fasen av ett material snabbt ändras från en isolator till en metall när tröskelspänningen nås, framhävs som ett nyckelmaterial för tillverkning av halvledarenheter med låg effekt.
Fasövergången metall-isolator sker när isolatordomäner, flera nanometer breda, omvandlas till metalldomäner. Nyckeln var att minska storleken på den spänning som applicerades på enheten för att öka växlingseffektiviteten hos en halvledarenhet.
Forskargruppen lyckades öka enhetens switchningseffektivitet genom att använda nanopartiklar av platina. När spänning applicerades på en enhet "hoppade" en elektrisk ström genom dessa partiklar och en snabb fasövergång inträffade.
Minneseffekten av enheten ökade också med mer än en miljon gånger. I allmänhet, efter att spänningen är avstängd, byter dessa enheter omedelbart till isolatorfasen där ingen ström flyter; denna varaktighet var extremt kort på 1 miljondels sekund. Det bekräftades dock att minneseffekten för den tidigare avfyrningen av enheterna kan ökas till flera sekunder, och enheten kunde användas igen med relativt låg spänning på grund av de kvarvarande metalliska domänerna nära platinananopartiklarna.
Denna teknik förväntas vara avgörande för utvecklingen av nästa generations elektroniska enheter, såsom intelligenta halvledare eller neuromorfa halvledarenheter som kan bearbeta stora mängder data med mindre kraft. + Utforska vidare
