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        氧化鋯還能讓計算機更省電?


        來源:中國粉體網(wǎng)   山川

        [導讀]  氧化鋯還能讓計算機更省電?

        中國粉體網(wǎng)訊  1892年,人們便發(fā)現(xiàn)了斜方晶鋯石形式的單斜晶型氧化鋯,但由于其性質(zhì)了解甚少,氧化鋯很長一段時間都沒有進入應用領域。直到上世紀二十年代,人們才發(fā)現(xiàn)氧化鋯材料具有出色的高溫穩(wěn)定性,并將其應用于耐火材料領域。


        隨著對氧化鋯的認識不斷深入,應用性能開發(fā)不斷拓展,其應用領域變得越來越廣泛,如氧化鋯材料具有許多優(yōu)良的性能,氧化鋯已經(jīng)逐漸發(fā)展為一種多用途的高性能新材料。例如憑借高硬度、高熔點、高介電常數(shù)等物理性能以及出色的化學和熱穩(wěn)定性,因此被廣泛應用于結(jié)構(gòu)陶瓷、功能陶瓷、核技術以及生物醫(yī)學等領域,形成如切削及拋光工具、氧傳感器、固體氧化物燃料電池、高溫加熱元件、義齒等諸多新材料。


        氧化鋯的功能這么多,但你是否會想到氧化鋯會和計算機聯(lián)系在一起?


         

        圖片來源:Pixabay


        我們都知道,隨著集成技術的不斷突破,計算機可能會變得越來越小、功能越來越強,但它們?nèi)孕枰罅康哪茉磥磉\行。于當?shù)貢r間4月6日在線發(fā)表在《自然》上的一項研究中,加州大學伯克利分校的工程師們描述了在晶體管--構(gòu)成計算機構(gòu)件的微小電子開關--的設計中的一項重大突破,它可以在不犧牲速度、尺寸或性能的情況下大大降低其能源消耗。該元件被稱為閘極氧化層,其在晶體管的開關中起著關鍵作用。


        據(jù)悉,這種效率的提高是通過一種叫做負電容的效應實現(xiàn)的,它有助于減少在材料中儲存電荷所需的電壓。負電容可以通過減少實現(xiàn)特定電荷所需的電壓量來提高柵極氧化物的性能。但這種效果不能在任何材料中實現(xiàn)。創(chuàng)造負電容需要仔細操縱一種叫做鐵電性的材料特性,當一種材料表現(xiàn)出自發(fā)的電場時就會出現(xiàn)這種情況。以前,這種效果只在被稱為過氧化物的鐵電材料中實現(xiàn),而過氧化物的晶體結(jié)構(gòu)跟硅不兼容。


        關鍵在于,在這項研究中,研究小組通過將氧化鉿和氧化鋯結(jié)合在一個被稱為超晶格的工程晶體結(jié)構(gòu)中也可以實現(xiàn)負電容,并且還能讓鐵電性和反鐵電性同時存在。


        為了測試氧化鋯超晶格結(jié)構(gòu)的性能表現(xiàn),該團隊制作了短通道晶體管并測試了它們的能力。跟現(xiàn)有的晶體管相比,這些晶體管需要的電壓將減少約30%,以此同時還能保持半導體行業(yè)的基準且不損失可靠性。


        參考來源:cnBeta、集微網(wǎng)


        (中國粉體網(wǎng)編輯整理/山川)

        注:圖片非商業(yè)用途,存在侵權告知刪除


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        作者:山川

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