Boston Kolleci tərəfindən

Sadie Harley tərəfindən redaktə edilib , Robert Egan tərəfindən nəzərdən keçirilib

 Redaktorların qeydləri

 GIST

Tercih edilən mənbə kimi əlavə edin

CrSBr-də monolayer-ikilayer pilləsinin iki ucunda yan ofset kontaktları olan SCST-nin sxemi. FLG – bir neçə qatlı qrafen, V _sd – qərəz gərginliyi, V _G – qapı gərginliyi. Müəllif: Thomas KM Graham və digərləri

Süni intellekt müasir kompüter çiplərinin içərisindəki fiziki tıxacdan qaynaqlanan enerji böhranı ilə üzləşir. Prosessorlar mürəkkəb modellərdəki milyardlarla parametr kimi məlumatları ayrı-ayrı hesablama və yaddaş qovşaqları arasında davamlı olaraq qarışdırmalıdırlar. “Fon Neyman tıxacı” kimi tanınan bu tıxac qabaqcıl prosessorların sürətinə və enerji səmərəliliyinə mane olur.

Bu problemi həll etmək üçün alimlər daha səmərəli cihazlar üçün elektronun “spin”indən və ya daxili maqnit istiqamətindən istifadə edən spintronika hazırlayırlar. Bu sahədə uzun müddətdir axtarılan bir mərhələ, maqnit bitini yarımkeçirici açarla birləşdirən və eyni zamanda məlumatları hesablamağa və saxlamağa imkan verən “spin tranzistoru” kimi tanınan tək bir cihazdır.

Tədqiqata rəhbərlik edən Boston Kollecinin fizika professoru Brayan Çjou bildirib ki, “Əsas çətinlik maqnetizm və elektrik cərəyanının nanoskal cihazlarda necə qarşılıqlı təsir etdiyini anlamaqdır. Biz atom baxımından nazik cihazların içərisində elektrik məlumatlarını aktiv şəkildə emal edərkən maqnit vəziyyətlərini müşahidə etmək üçün tək fırlanmalı kvant mikroskopu hazırladıq.”

Bu kvantla təmin edilmiş perspektiv, Boston Kollecinin rəhbərlik etdiyi komandaya maqnit tranzistorlarının necə dizayn edilə biləcəyində konseptual bir dəyişiklik təqdim etməyə imkan verdi.

Tək kristal hər iki işi görür

Physical Review Letters jurnalında dərc olunmuş bir araşdırmada , komanda siqnalların ya maqnetizm, ya da gərginlik vasitəsilə dəyişdirilməsinə imkan verən maqnit yarımkeçirici xrom kükürd bromidindən (CrSBr) istifadə edən bir arxitektura nümayiş etdirdi.

Praqadakı Kimya və Texnologiya Universitetinin material sintezi üzrə mütəxəssisi Zdeněk Sofer bildirib ki, “Ənənəvi olaraq, bu cihazlar iki fərqli materialın – maqnit və yarımkeçirici materialın birləşdirilməsini tələb edir. Həm yarımkeçirici, həm də maqnit xüsusiyyətlərinə malik olan tək bir van der Waals kristalı CrSBr-i mühəndisliklə təmin etməklə, sərhədlərdəki itkiləri tamamilə aradan qaldırırıq.”

Zhou-nun tədqiqat qrupu, yanlardan ayrılmış elektrodları əks təbəqələrə yerləşdirərək, iki qat qalınlığında CrSBr istifadə edərək tranzistor hazırladı. Onun unikal konstruksiyası cərəyanın həm iki maqnit təbəqəsi arasında, həm də üzərindən keçməsinə səbəb olur.

Cihaz ya yaxınlıqdakı qapı elektrodundakı gərginliyi dəyişdirməklə, ya da ənənəvi tamamlayıcı metal-oksid-yarımkeçirici (CMOS) tranzistoruna bənzər, lakin əlavə maqnit bükülməsi ilə iki CrSBr təbəqəsinin nisbi maqnit istiqamətlərini dəyişdirməklə “açmaq” və “söndürmək” mümkündür.

Maqnetizmin cərəyanı necə formalaşdırdığını izləmək

Spin tranzistorunu xarakterizə etmək üçün tədqiqatçılar elektrik ölçmələrini yüksək qətnaməli kvant sensor zondu ilə birləşdirərək azot boşluğu (NV) mərkəzi maqnitometriyasını skan etdilər. Bu ixtisaslaşmış görüntüləmə texnikası tək bir atom qüsurunun maqnit rezonansındakı dəyişiklikləri izləməklə yerli maqnit sahəsini xəritələşdirir.

Kvant mikroskopu cihazın korrelyasiya olunmuş maqnit və elektrik davranışını ortaya qoydu: maqnitləşmədəki fəza dəyişikliklərinin cihazın keçiriciliyini necə dəyişdirdiyi və qapı gərginliyinin maqnit təbəqələrini paralel və antiparalel vəziyyətlər arasında necə dəyişdirdiyi.

Spin tranzistorunun performansını artıran əsas amil tədqiqatçıların “məkan-yüklə məhdudlaşan” keçiriciliyə çıxış imkanı idi. Bu rejim daxilində materialdakı yüklərin daxili yığılması və qarşılıqlı itələnməsi cərəyan-gərginlik əlaqəsini dəyişdirir və bu da onun ənənəvi xətti, om davranışı əvəzinə güc-qanun miqyaslılığını göstərməsinə səbəb olur.

Tədqiqatın aparıcı müəllifi, aspirant Tomas KM Qraham bildirib ki, “Sürətli güc qanunu miqyaslanması keçiriciliyi əhəmiyyətli dərəcədə tənzimləməyə imkan verir. Cihazımız 1.000.000% elektrik açma/söndürmə nisbətinə və 3.000% maqnit açma/söndürmə nisbətinə nail olur ki, bu da əvvəlki səylərdən xeyli yüksəkdir.”

Ani qoşulan çip məntiqinə doğru

Kommutasiya məntiqini dəyişkən olmayan yaddaş biti ilə birləşdirməklə, arxitektura, istehsaldan sonra yenidən proqramlaşdırıla bilən yenidən konfiqurasiya edilə bilən hesablama sxemləri ilə yanaşı, yaddaşdan məlumat almağa ehtiyac duymayan yüksək səmərəli, “ani işə salınan” prosessorlar üçün yol açır.

Bu potensialı reallaşdırmaq üçün Zhou tədqiqatçıların nanoskal görüntüləmə texnikalarını və maqnit vəziyyətlərinin elektrik nəzarətini inkişaf etdirməyə davam etməli olduqlarını söyləyir.

Nəşr detalları

Thomas KM Graham və digərləri, Məkan yükü ilə məhdudlaşan van der Waals spin tranzistoru, Fiziki İcmal Məktubları (2026). DOI: 10.1103/61lp-6slp . ArXiv -də : DOI: 10.48550/arxiv.2512.03306

Jurnal məlumatları: Fiziki İcmal Məktubları , arXiv  

Əsas anlayışlar

Maqnetizm2 ölçülü sistemlərMaqnit sistemləriNanostrukturlarYarımkeçiricilərMaqnit texnikalarıRezonans texnikalarıSkanlama üsulları

Boston Kolleci tərəfindən təmin edilir