Kvanttimateriaaleja puolijohteiden tilalle

11.01.2019

Berkeley-kvanttimateriaali-korvaa-puolijohteet-MESO-300-t.jpgMESO-piirit, jotka perustuvat magnetosähköisiin ja spin-orbit -materiaaleihin, voivat jonain päivänä korvata nykyiset CMOS-piirit. MESO hyödyntää multiferroisien materiaalien spinien suuntia binääritietojen tallentamiseksi ja loogisten toimintojen suorittamiseksi. (Intel graphic)

Intelin ja Kalifornian Berkeleyn yliopiston tutkijat etsivät yhdessä nykyisen transistoritekniikan korvaajaa ja valmistavat tietä uudenlaisille sähköisesti ohjattaville muisti- ja logiikkapiirille.

Nykytekniikan korvaajiksi he ehdottavat uudentyyppisiä materiaaleja, multiferroisien ja topologisien materiaalien koosteista. Niillä saavutettaisiin 10 - 100 kertaa energiatehokkaampi piiritekniikka kuin CMOS:lla.

Kyseessä on spintroninen logiikkarakenne, joka toimii magnetosähköisen vaihtokytkennän ja spin-orbit -toimisella tilan havainnoinnilla. Lisäksi sen haihtumattomuus mahdollistaa erittäin alhaisen tehonkulutuksen valmiustilan.

Magneettissähköiset spin-kiertorata- tai (magneto-electric spin-orbit) MESO-piirirakenteet toisivat myös viisi kertaa enemmän logiikkaoperaatioita samaan tilaan kuin CMOS. MESO-piireissä, binääribittejä edustavat ylös- ja alassuuntaiset magneettiset spintilat.

Kyseinen materiaali tuli esiin jo vuonna 2001 UC Berkelyn materiaalitieteen ja -tekniikan ja fysiikan professori Ramamoorthy Rameshin tutkimuksissa.

Nyt tutkijat raportoivat, että he ovat vähentäneet multiferroisisessa magneto-sähköiseen kytkentään tarvittavaa jännitettä 3:sta voltista 500 millivolttiin ja ennustavat, että pitäisi olla mahdollista pienentää tätä vielä 100 millivolttiin.

Multiferroiset ovat materiaaleja, joiden atomit osoittavat useampaa kuin yhtä kollektiivista tilaa kuten esimerkiksi kestomagneetit. Toisaalta ferrosähköisissä materiaaleissa atomien positiiviset ja negatiiviset varaukset ovat kompensoivia, muodostaen sähköisiä dipoleita, jotka kohdistuvat koko materiaaliin ja muodostavat pysyvän sähköisen momentin.

MESO tukeutuu moniferroiseen materiaaliin, joka koostuu vismutista, raudasta ja hapesta (BiFeO3), ja on siten sekä magneettista että ferrosähköistä. Sen keskeinen etu on, että nämä kaksi tilaa - magneettiset ja ferrosähköiset ovat toisiinsa sidoksissa, siten että toisen muuttaminen vaikuttaa toiseen. Kun sähkökenttä kääntää dipolisähkökentän läpi materiaalin ja sitä kautta kääntyvät myös magneettikentän tuottavat elektronin spinit.

"Etsimme vallankumouksellisia eikä niinkään evolutionaarisia lähestymistapoja CMOS-aikakauden jättämiseen. MESO rakentuu pienjännitteisten keskinäiskytkentöjen ja magnetosähköisyyden ympärille ja tuo kvanttimateriaalien innovaatiota tietojenkäsittelyyn," toteavat tutkijat yliopistonsa tiedotteessa.

Aiheesta aiemmin:

Uusi materiaali tietotekniikan puolijohdeteollisuudelle

Kvanttimateriaali elektronisille innovaatioille

21.08.2019Uusia puolijohteita tehoelektroniikkaan
20.08.2019Biohajoavia mikroresonaattoreita
19.08.2019Uutta tekniikkaa aurinkosähkölle
16.08.2019E-tekstiilejä ja metamateriaaleja
15.08.2019Valoa nanopiireille
14.08.2019Tehokkaampia kvanttiantureita
13.08.2019Tsunami mikropiirillä
12.08.2019Tekniikkaa kuudennen sukupolven verkoille
09.08.2019Kvanttimikrofonista kvanttitietokoneeseen
08.08.2019Paksummat OLEDit parantavat näyttötekniikkaa
07.08.2019Älylasi, joka ei tarvitse sähköä
06.08.2019Sähköä ruosteen avulla
05.08.2019Erittäin ohuita transistoreita
01.08.2019Spinvirta välittää käyttövoimaa
26.07.2019Dramaattista lisäystä aurinkokennoihin
19.07.2019Luminenssilamput kehittyvät
12.07.2019Atomista audiotallennusta
04.07.2019Valosähköisiä nanoputkia
03.07.2019Informaation teleporttausta timantissa
02.07.2019Orgaanisia katodeja tehokkaille akuille
28.06.2019Spintroniikkaa ja muistitekniikkaa
27.06.2019Edistysaskeleita kvanttitietotekniikalle
26.06.2019Oksidimateriaalit kaupallistuvat
25.06.2019Lasertekniikalla grafeenia hyötykäyttöön
24.06.2019Ionitekniikkaa kondensaattoreihin
20.06.2019Tehokkaampia tehopiiritekniikoita
19.06.2019Uutta tekniikkaa 2D-materiaalin venytyksellä
18.06.2019Bioparisto IoDT-sovelluksille
17.06.2019Uusia ovia nanofotoniikan maailmaan
14.06.2019Biologian avulla sähkö varastoon ja hiili kiertoon
13.06.2019Orgaaniset laserdiodit unelmasta todellisuuteen
12.06.2019Uusia ominaisuuksia elektroniikalle
11.06.2019Uusi laite pakkaa enemmän valokuituun
10.06.2019Tutkijat yrittävät luoda ihmisen kaltaista koneajattelua
07.06.2019Vaihtoehtoja elektroniikan vauhdittamiseen
06.06.2019Hiiliseostus muuttaa puolijohtavaa 2D-materiaalia
05.06.2019Hämähäkin aisteja autonomisille koneille
04.06.2019Elektronin geometria määritelty
03.06.2019Fyysikot löytäneet uudenlaisia spin-aaltoja
30.05.2019Pesunkestävää kangaselektroniikkaa
29.05.2019Uusia ratkaisuja kaoottisille värähtelypiireille
27.05.2019Magneettista oppimista tietojenkäsittelyyn
24.05.2019Auttaa robotteja muistamaan
23.05.2019Ultrapuhdas valmistustapa 2D-transistoreille
22.05.2019Erittäin nopeita magneettisia muisteja
21.05.2019Happea akkujen kehitykseen
20.05.2019Neulanreiät hologrammeja tuottamaan
17.05.2019Lasketaan nopeammin kvasihiukkasilla
16.05.2019Kondensaattoreita tulostamalla
15.05.2019Kvanttitietotekniikkaa grafeenin ja piin avulla
14.05.2019Suurtaajuussiirto tehostuu grafeenilla
13.05.2019Aivomaista tietotekniikkaa
11.05.2019Kvanttitason mittauksia
09.05.2019Tehokkaampia muistimateriaaleja
08.05.2019Lämpösähköä spinien tasolta
07.05.2019Suurin ja nopein optinen kytkinpiiri
06.05.2019Tehokkaita lämpöjohteita nanoelektroniikalle
03.05.2019Monenlaista ledien värien hallintaa
02.05.2019Staattinen negatiivinen kondensaattori
30.04.2019Kompaktia pitkäaaltoista viestintää
29.04.2019Nanoklustereista puolijohteita
26.04.2019Uudenlainen spintransistori
25.04.2019Aurinkoa seuraten
24.04.2019Kvanttimateriaali aivojen kaveriksi
23.04.2019Uusia rakenteita Litium-ioni akuille
18.04.2019Spinaaltoja nanoelektroniikkaan
17.04.2019Huonelämpötilassa toimivia keinotekoisia atomeja
16.04.2019Uusi ihmemateriaali: yksittäisiä 2D-fosforeeninauhoja
15.04.2019Eksoottisia kvanttivaikutuksia
12.04.2019Fononeja suunnaten ja laseroiden
11.04.2019Kuparipohjainen vaihtoehto kullalle
09.04.2019Vanhassa vara parempi
08.04.2019Mainostilan esittely
08.04.2019Tehokkaita ledejä nanolangasta
05.04.2019Nanogeneraattori kankaalle 3D-tulostuksella
03.04.2019Topologiaa valoaalloille
02.04.2019Kolme mittausta yhdellä selluanturilla
01.04.2019Monipuolisia orgaanisia transistoreita
29.03.2019Kvanttisimulointia valolla
28.03.2019Sähköä syöviä mikrobeja
27.03.2019Proteiini tarjoaa vaihtoehtoja ionijohteille
26.03.2019Metamateriaali ratkoo yhtälöitä
25.03.2019Molekyylimoottorit toimivat yhdessä
22.03.2019Laveampaa kvantti-informaation vaihtoa
21.03.2019RF-fotoneja ja kvanttihyppyjä
20.03.2019Säädettävää ja äänennopeaa lämmönjohdetta
19.03.2019Molekyylielektroniikan toimintoja kvantti-interferenssillä
18.03.2019Nesteitä ja molekyylejä sähkön tuottajiksi
15.03.2019Moiré-kuviot tuottavat superhiloja
14.03.2019Kvanttivaloa ja kvanttipisteitä
13.03.2019Kävisikö pii sittenkin akkuanodiksi
12.03.2019DNA-tietotekniikka tehostuu
11.03.2019Kvanttianturi tehostaa syövän hoitoa
08.03.2019Miten olisi magnonielektroniikka?
07.03.2019Spintroniikka näyttää kykynsä
06.03.2019Eriväristen fotonien lomittaminen
05.03.2019Ionisia transistoreita bioelektroniikalle
04.03.2019Valon ansoittaminen kolmiulotteisesti
04.03.2019Muokattava kaistaero grafeenilla
28.02.2019Magneettisuus kääntyy sähkökentällä

Näytä lisää »