Титанат бария (BaTiO 3 ) – материал, хорошо известный миру уже более 80 лет. Однако только сегодня ученых из Национальной лаборатории Лоуренса Беркли и Калифорнийского университета в Беркли заинтересовала конкретная версия (очень тонкий лист) с уникальными свойствами. Настолько уникален, что на его основе был создан сверхтонкий конденсатор, обладающий огромным потенциалом для энергосберегающих микропроцессоров.
Ультратонкий конденсатор с большим потенциалом
Уникальность именно этого материала сводится к тому, что его кристаллы быстро реагируют даже на небольшое электрическое поле. Во время этого процесса они изменяют ориентацию заряженных атомов, составляющих этот материал, обратимым, но необратимым образом, даже после снятия приложенного поля. Это позволяет переключаться между состояниями логических устройств и устройств памяти при напряжении более 1000 милливольт.
Чтобы использовать эти свойства в микропроцессорах, группа под руководством Berkeley Lab разработала метод создания слоев BaTiO 3 толщиной всего 25 нанометров. В них ориентация заряженных атомов меняется так же быстро и эффективно, как и в «полноценном» варианте. Попытки добиться этого предпринимались и раньше, но только сейчас ученые смогли разработать метод, позволяющий уберечь материал от высокой концентрации дефектов.
Вопрос производства подробно описан в публикации в журнале Nature Materials, но нас интересует не он, а то, что было достигнуто при использовании тонких листов BaTiO 3 . Ученые просто поместили слой BaTiO3 между двумя металлическими слоями, создав таким образом крошечные конденсаторы. Применение к ним напряжения 100 мВ или меньше и измерение результирующего тока показало, что полярность пленки меняется за две миллиардные доли секунды, и что этот результат, скорее всего, можно улучшить для использования на компьютере.
Это, в свою очередь, открывает двери для разработки энергосберегающих микропроцессоров, что немаловажно на фоне постоянно растущего энергопотребления все более эффективных процессоров и всей электроники. Однако до того, как это произойдет, команда планирует еще больше уменьшить толщину материала, чтобы он подходил для реальных вычислительных устройств, а затем исследовать, как он работает при таком маленьком размере. В то же время команда будет сотрудничать, в том числе Intel о стремлении интегрировать свое открытие в электронные устройства первого поколения.
