研究人员为未来的半导体器件开发新的磁致伸缩材料

07-06-2021 |  |  By 罗宾米切尔

最近,研究人员已经能够将钢铁和镓组合以创造一种适用于磁电自旋轨道电子的新型磁致伸缩材料。什么是磁电自旋轨道电子产品,研究人员如何创建新材料,为什么重要?

什么是磁电旋转轨道电子产品?

在尝试增加芯片上的晶体管数量的同时可以说是所有半导体奖励的主要目标,次要目标是尝试并最小化每个晶体管消耗的功率。消耗较少能量的晶体管导致消耗较少能量的装置,因此这些设备更容易集成到智能手机和平板电池的电池供电的设备中。

减少晶体管消耗的功率量的一种方法是减少它们操作的电压。然而,CMOS技术正在达到其极限,并且晶体管栅极的继续减小对栅极电压的影响较小(在栅极电压上缩放在0.5V时停止)。

磁电旋转轨道装置可以是解决方案 为此,它们可以在远低电压下操作,可以使用与现代半导体的类似技术构建,并且已经积极由包括英特尔在内的主要公司开发。

磁电旋转轨道装置或台面是利用的电子设备 磁场与电子旋转之间的相互作用。 MESO设备以非常相似的方式操作到CMOS器件,因为它具有输入,输出和电源。输入电流产生与特殊的旋转轨道层相互作用的磁场(即影响电子的旋转)。旋转电子的受影响的程度决定了可以从输出流(因此,控制输出电流的输入电流)的电流。然而,这种装置所需的电压小于100mV,其明显小于CMOS器件的电压。此外,Meso还提供一种可以的技术 潜在地降低了NM规模以下,从300x10-18j到10x10-18j的降低的能量要求表示显着减少。


研究人员开发出新的磁致伸缩材料

最近,密歇根大学的研究人员团队 宣布开发新的磁致伸缩材料 这提供了对目前使用的材料的重大改进。 Meso面临的最大挑战之一是需要具有理想磁致伸缩性能的稀土元素。属性越好,设备的切换动作越好,使用材料所需的能量越大。然而,寻找这种材料可能是一个挑战,并且任何成为现实的中间设备都需要批量生产。

钢铁组合可以创造一种磁致伸缩材料,其性质是稀土材料的子项目,但它们的低价格使它们成为商业化的理想选择。因此,研究团队探索了制造具有改进的磁致伸缩性质的材料的方法,希望它可以用作经济的替代品。

在研究人员工作之前, 在尝试使用超过19%镓时,氧化镓磁致伸缩材料的产生将失效。除此值之外,该材料经历相变并导致覆盖磁致伸缩功能。然而,研究人员利用薄膜和外延生长,以保持恒温浓度高达30%的亚稳铁结构。此外,研究小组还利用了在30%Ga的铁镓中发生的第二阶段变化,以产生磁致伸缩性质,其磁致伸缩性能为20倍的铁镓。

为什么使用铁镓物质?

用Meso替换CMOS的能力将导致低功耗的设备,降低能耗和潜在的更快的设备。此外,Meso器件的简单结构也可以允许子NM器件,导致技术发展的爆炸。为了实现这一点,需要鉴定具有良好磁致伸缩性能的材料,并且使用诸如铁和镓的常见元素大大有助于这一点。

由研究人员生产的设备远非理想,其大尺寸(在微米中测量),意味着它不能在商业设备中使用。但是,该团队正在与在该项目特别兴趣的英特尔合作。协作正在寻求减少设备的大小 这可能是未来替换CMOS的候选者.

CMOS过去40年一直是电子产品的主办义。现在,我们仍在接近CMOS的物理限制,现在是时候展望下一代技术,这将允许消耗较少功率的较小设备。


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罗宾米切尔

罗宾米切尔是一名电子工程师,自13岁以来一直参与电子产品。在Warwick大学完成Beng之后,Robin迁入了在线内容创作开发文章,新闻棋子和专业人士和制造商的项目领域一样。目前,Robin运行了一个小型电子商务,Mitchelectronics,它会产生教育套件和资源。

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