美國麻省理工學(xué)院團(tuán)隊(duì)研制出一種兼具高速與高效的新型磁性晶體管，有望為制造更節(jié)能的電子設(shè)備鋪平道路。相關(guān)研究成果發(fā)表在最新一期《物理評論快報(bào)》上。

晶體管作為現(xiàn)代電子設(shè)備的基石，通常以硅為材料，功能類似于微型電開關(guān)，可通斷電路或放大信號。然而，硅材料存在物理限制，導(dǎo)致其在低電壓下能效下降，制約了電子產(chǎn)品的節(jié)能潛力。

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新型晶體管工作藝術(shù)圖

數(shù)十年來，科學(xué)家一直嘗試?yán)�用電子自旋——電子如微小磁鐵般的特性，來開發(fā)磁性晶體管，但受限于材料性能，進(jìn)展緩慢。

在最新研究中，研究團(tuán)隊(duì)采用具有雙態(tài)磁性切換能力的二維材料溴化鉻硫，成功將磁性特性與半導(dǎo)體性能結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了晶體管在“開”與“關(guān)”狀態(tài)間的平滑轉(zhuǎn)換。

實(shí)驗(yàn)表明，通過調(diào)控材料的磁性狀態(tài)，可改變其電子行為，從而降低運(yùn)行能耗。此外，溴化鉻硫在空氣中性質(zhì)穩(wěn)定，且制備工藝純凈度高，使晶體管性能優(yōu)于現(xiàn)有磁性器件，電流切換與放大能力提升達(dá)10倍。

此外，該晶體管還可通過外部磁場控制磁性狀態(tài)，進(jìn)一步降低狀態(tài)切換能耗。更值得一提的是，其磁性特性可內(nèi)置存儲(chǔ)功能，從而簡化邏輯與存儲(chǔ)電路的設(shè)計(jì)。

團(tuán)隊(duì)表示，人們對磁性的認(rèn)知雖已有數(shù)千年歷史，但其在電子領(lǐng)域的應(yīng)用仍十分有限。此項(xiàng)研究為磁性在電子器件中的高效利用提供了新路徑。兼具開關(guān)與存儲(chǔ)功能的新型晶體管，不僅信號更強(qiáng)、讀寫更準(zhǔn)，更為未來高性能集成電路開辟了新可能。目前，團(tuán)隊(duì)正致力于推進(jìn)該技術(shù)的規(guī)模化應(yīng)用。