Adam Zewe, Massaçusets Texnologiya İnstitutu

Lisa Lock tərəfindən redaktə edilmiş , Robert Eqan tərəfindən nəzərdən keçirilmişdir

 Redaktorların qeydləriKredit: CC0 Public Domain

Müasir elektronikanın tikinti blokları olan tranzistorlar adətən silikondan hazırlanır. Yarımkeçirici olduğundan, bu material bir dövrədə elektrik axını idarə edə bilər. Lakin silisiumun tranzistorun nə qədər yığcam və enerjiyə qənaət edə biləcəyini məhdudlaşdıran fundamental fiziki məhdudiyyətlər var.

MIT tədqiqatçıları indi silisiumu maqnit yarımkeçirici ilə əvəz edərək, daha kiçik, daha sürətli və daha enerjiyə qənaət edən sxemləri işə sala bilən maqnit tranzistor yaratdılar. Materialın maqnitliyi onun elektron davranışına güclü təsir göstərir və bu, elektrik axınının daha səmərəli idarə olunmasına gətirib çıxarır.

Komanda yeni maqnit materialından və materialın qüsurlarını azaldan, tranzistorun işini artıran optimallaşdırma prosesindən istifadə edib.

Materialın unikal maqnit xassələri həmçinin daxili yaddaşa malik tranzistorlara imkan verir ki, bu da dövrə dizaynını sadələşdirəcək və yüksək performanslı elektronika üçün yeni tətbiqlərin kilidini açacaq.

MIT aspirantı Chung-Tao Chou deyir: “İnsanlar min illərdir maqnitlər haqqında bilirlər, lakin elektronikaya maqnitizmi daxil etməyin çox məhdud yolları var. Biz maqnitdən səmərəli istifadə etmək üçün yeni bir yol göstərmişik. Bu, gələcək tətbiqlər və tədqiqatlar üçün çoxlu imkanlar açır” dedi. bu avans.

Chou-ya Material Elmləri və Mühəndisliyi Departamentinin (DMSE) aspirantı olan həmmüəllif Eugene Park qoşulur; Julian Klein, DMSE tədqiqatçısı; MIT Plazma Elm və Fusion Mərkəzində postdok olan Josep Inqla-Aynes; Caqadeeş S. Moodera, Fizika Departamentinin böyük elmi işçisi; və böyük müəlliflər Frances Ross, DMSE-də TDK professoru; və EECS-nin dosenti və Elektronikanın Tədqiqat Laboratoriyasının üzvü Luqiao Liu; eləcə də Praqadakı Kimya və Texnologiya Universitetində digərləri kimi.

Onların məqalələri Physical Review Letters jurnalında dərc olunub .

https://googleads.g.doubleclick.net/pagead/ads?gdpr=0&us_privacy=1—&gpp_sid=-1&client=ca-pub-0536483524803400&output=html&h=280&slotname=8188791252&adk=1645945215&adf=308666314&pi=t.ma~as.8188791252&w=750&fwrn=4&fwrnh=0&lmt=1758706994&rafmt=1&armr=3&format=750×280&url=https%3A%2F%2Fphys.org%2Fnews%2F2025-09-magnetic-transistor-energy-efficient-electronics.html&fwr=0&rpe=1&resp_fmts=3&wgl=1&aieuf=1&uach=WyJXaW5kb3dzIiwiMTkuMC4wIiwieDg2IiwiIiwiMTQwLjAuNzMzOS4xMjgiLG51bGwsMCxudWxsLCI2NCIsW1siQ2hyb21pdW0iLCIxNDAuMC43MzM5LjEyOCJdLFsiTm90PUE_QnJhbmQiLCIyNC4wLjAuMCJdLFsiR29vZ2xlIENocm9tZSIsIjE0MC4wLjczMzkuMTI4Il1dLDBd&abgtt=6&dt=1758706982424&bpp=1&bdt=313&idt=264&shv=r20250922&mjsv=m202509180101&ptt=9&saldr=aa&abxe=1&cookie=ID%3Df22668bce9793ae4%3AT%3D1735196613%3ART%3D1758706740%3AS%3DALNI_Mb4Xpwl1SO1AcvqroR6xccDm_sheQ&gpic=UID%3D00000f7c5320f40b%3AT%3D1735196613%3ART%3D1758706740%3AS%3DALNI_Mb1dz_DHiT2yDzXLMaB9CDkQl4XGg&eo_id_str=ID%3D1241933dda87baba%3AT%3D1750839581%3ART%3D1758706740%3AS%3DAA-AfjZwPuiSAour3k16ZA1JtXua&prev_fmts=0x0%2C336x280&nras=1&correlator=878854543856&frm=20&pv=1&rplot=4&u_tz=240&u_his=5&u_h=1080&u_w=1920&u_ah=1032&u_aw=1920&u_cd=24&u_sd=1&dmc=8&adx=448&ady=2155&biw=1905&bih=945&scr_x=0&scr_y=0&eid=31094370%2C31094742%2C31094806%2C42531705%2C95371811%2C95371815%2C95371967&oid=2&pvsid=4978745578706140&tmod=146650274&uas=0&nvt=1&ref=https%3A%2F%2Fphys.org%2Fpage2.html&fc=1920&brdim=0%2C0%2C0%2C0%2C1920%2C0%2C1920%2C1032%2C1920%2C945&vis=1&rsz=%7C%7CpeEbr%7C&abl=CS&pfx=0&fu=128&bc=31&bz=1&td=1&tdf=2&psd=W251bGwsbnVsbCxudWxsLDNd&nt=1&ifi=2&uci=a!2&btvi=1&fsb=1&dtd=11709

Sərhədləri aşmaq

Elektron cihazda silikon yarımkeçirici tranzistorlar dövrəni açıb-söndürən və ya rabitə sistemində zəif siqnalları gücləndirən kiçik işıq açarları kimi fəaliyyət göstərir. Bunu kiçik bir giriş gərginliyindən istifadə edərək edirlər.

Lakin silikon yarımkeçiricilərin fundamental fiziki həddi tranzistorun müəyyən bir gərginlikdən aşağı işləməsinə mane olur, bu da onun enerji səmərəliliyinə mane olur.

Daha səmərəli elektronika yaratmaq üçün tədqiqatçılar onilliklər ərzində elektrik axınına nəzarət etmək üçün elektron spinindən istifadə edən maqnit tranzistorları üzərində işləmişlər. Elektron spini elektronların kiçik maqnit kimi davranmasına imkan verən əsas xüsusiyyətdir.

İndiyə qədər elm adamları əsasən müəyyən maqnit materiallarından istifadə etməklə məhdudlaşıblar . Bunlar yarımkeçiricilərin əlverişli elektron xüsusiyyətlərinə malik deyil, cihazın işini məhdudlaşdırır.

“Bu işdə biz faydalı spintronik cihazları həyata keçirmək üçün maqnitizm və yarımkeçirici fizikanı birləşdiririk” dedi Liu.

Tədqiqatçılar tranzistorun səth təbəqəsindəki silisiumu maqnit yarımkeçirici rolunu oynayan iki ölçülü material olan xrom kükürd bromidlə əvəz edirlər.

Materialın quruluşuna görə tədqiqatçılar iki maqnit vəziyyəti arasında çox təmiz keçə bilirlər. Bu, onu “on” və “off” arasında rahatlıqla dəyişən tranzistorda istifadə üçün ideal hala gətirir.

“Qarşılaşdığımız ən böyük çətinliklərdən biri düzgün material tapmaq idi. Biz işləməyən bir çox başqa materialları sınadıq” dedi Chou.

Onlar aşkar etdilər ki, bu maqnit vəziyyətlərinin dəyişdirilməsi materialın elektron xüsusiyyətlərini dəyişdirir və aşağı enerji ilə işləməyə imkan verir. Və bir çox digər 2D materiallardan fərqli olaraq, xrom kükürd bromid havada sabit qalır.

Tədqiqatçılar tranzistor hazırlamaq üçün elektrodları silisium substrata naxışlayır, sonra 2D materialı diqqətlə hizalayın və üzərinə köçürür. Onlar yalnız bir neçə onlarla nanometr qalınlığında kiçik bir materialı götürmək üçün lentdən istifadə edir və onu substratın üzərinə yerləşdirirlər.

“Bir çox tədqiqatçı köçürmə üçün həlledicilərdən və ya yapışqandan istifadə edəcək, lakin tranzistorlar çox təmiz səth tələb edir. Biz bu addımı sadələşdirməklə bütün bu riskləri aradan qaldırırıq”, – Chou deyir.

Gündəlik anlayışlar üçün Phys.org-a etibar edən 100.000-dən çox abunəçi ilə elm, texnologiya və kosmosda ən son yenilikləri kəşf edin . Pulsuz xəbər bülleteni üçün qeydiyyatdan keçin və mühüm nailiyyətlər, yeniliklər və tədqiqatlar haqqında gündəlik və ya həftəlik yeniləmələr əldə edin .

Maqnitizmdən istifadə

Bu çirklənmənin olmaması onların cihazının mövcud maqnit tranzistorlarını üstələməsinə imkan verir. Əksər digərləri yalnız zəif bir maqnit effekti yarada bilər, cərəyanın axını bir neçə faiz və ya daha az dəyişdirir. Onların yeni tranzistoru elektrik cərəyanını 10 dəfə dəyişdirə və ya gücləndirə bilər.

Onlar materialın maqnit vəziyyətini dəyişdirmək üçün xarici maqnit sahəsindən istifadə edirlər, tranzistoru adətən tələb olunandan xeyli az enerji istifadə edərək dəyişdirirlər.

Material həmçinin onlara elektrik cərəyanı ilə maqnit vəziyyətlərini idarə etməyə imkan verir. Bu vacibdir, çünki mühəndislər elektron cihazdakı fərdi tranzistorlara maqnit sahələri tətbiq edə bilmirlər. Onların hər birini elektriklə idarə etmək lazımdır.

Materialın maqnit xassələri məntiq və ya yaddaş sxemlərinin dizaynını sadələşdirərək daxili yaddaşa malik tranzistorları da işə sala bilər.

Tipik bir yaddaş cihazında məlumatı saxlamaq üçün bir maqnit hüceyrəsi və onu oxumaq üçün bir tranzistor var. Onların metodu hər ikisini bir maqnit tranzistorunda birləşdirə bilər.

“İndi təkcə tranzistorlar açılıb-sönmür, həm də məlumatları yadda saxlayırlar. Biz tranzistoru daha böyük miqyasda dəyişdirə bildiyimiz üçün siqnal daha güclü olur, beləliklə, biz məlumatları daha sürətli və daha etibarlı şəkildə oxuya bilərik” dedi Liu.

Bu nümayişə əsaslanaraq, tədqiqatçılar cihazı idarə etmək üçün elektrik cərəyanının istifadəsini daha da öyrənməyi planlaşdırırlar. Onlar həmçinin tranzistor massivlərini hazırlaya bilmək üçün metodlarını miqyaslana bilən etmək üçün çalışırlar.

Ətraflı məlumat: Chung-Tao Chou və digərləri, Elektriklə Tənzimlənən Van der Waals Antiferromaqnitində Böyük Maqnit Müqavimət, Fiziki İcmal Məktubları (2025). DOI: 10.1103/hpmq-rnh4

Jurnal məlumatı: Fiziki baxış məktubları 

Massaçusets Texnologiya İnstitutu tərəfindən təmin edilmişdir 

Bu hekayə MIT News ( web.mit.edu/newsoffice/ ), MİT tədqiqatı, innovasiya və tədrisi haqqında xəbərləri əhatə edən məşhur saytın izni ilə yenidən nəşr edilmişdir .