Инженеры Массачусетского технологического института (MIT) разработали магнитный транзистор, который может сделать электронику более энергоэффективной. Магниты известны людям уже тысячу лет, однако их свойства в электронике до сих пор не используются в полной мере. Исследователи из США восполняют этот пробел, предлагая магнитный транзистор с памятью — решение множества проблем современной электроники.
Источник изображения: MIT
Основная проблема, которую решает разработка, — это фундаментальные ограничения кремниевых полупроводников: транзисторы не могут работать при напряжении ниже определённого порога, что ограничивает миниатюризацию и энергоэффективность устройств. Магнитный транзистор для управления потоком электронов использует их спин вместо традиционного заряда, что открывает путь к более компактным и экономичным схемам со встроенной памятью. Фактически, это развитие такого направления, как спинтроника.
В основе новой технологии лежит двумерный магнитный полупроводник — бромид сульфида хрома, который обладает уникальными магнитными свойствами и, что крайне важно, стабилен на воздухе. Материал наносится тонким слоем на кремниевую подложку, на которой предварительно формируются электроды для управления.
В отличие от кремниевых аналогов, магнитный транзистор переключается между двумя магнитными состояниями под действием внешнего магнитного поля, что изменяет его электронные свойства и позволяет работать с низкими затратами энергии. Кроме того, как выяснили учёные, электрический ток также может напрямую контролировать магнитные состояния — а это прямой путь к производству чипов с множеством таких транзисторов, что было бы затруднительно в случае управления только внешним магнитным полем.
Эксперименты с прототипом показали, что магнитный транзистор обеспечивает переключение или усиление электрического тока в 10 раз, тогда как существующие магнитные транзисторы дают лишь несколько процентов эффекта. Это приводит к более сильному и быстрому считыванию сигналов, делая устройство подходящим для высокопроизводительных приложений.
Наконец, магнитные свойства транзистора позволяют ему запоминать состояния, что делает его одновременно и ячейкой памяти — без необходимости записывать информацию куда-либо ещё. Подобное свойство ещё сильнее подчёркивает важность разработки, поскольку позволяет говорить о вычислениях в памяти — это особенно актуально в условиях развития ИИ и периферийных вычислений.
