Il-Liġi ta 'Moore tal-minjaturizzazzjoni tat-transistor, immirata biex ittejjeb l-integrazzjoni, resqet lejn il-limiti fiżiċi tagħha, bil-kwistjoni primarja tkun li l-konsum tal-enerġija tat-transistor ma jistax jitnaqqas proporzjonalment. Riċerka reċenti tissuġġerixxi żewġ modi biex tnaqqas aktar il-konsum tal-enerġija: wieħed huwa li jinstabu materjali dielettriċi ta 'ossidu għoli ta' k b'kostanti dielettrika ogħla u bandgap akbar minn dijossidu tal-ħafnju (HfO2); l-ieħor huwa li tuża munzelli ferroelettriċi/dielettriċi tal-bieb f'transistors ta 'kapaċità negattiva biex tnaqqas il-vultaġġ operattiv u l-konsum tal-enerġija. Kemm il-kostanti dielettriċi high-k tal-ossidi kif ukoll it-tranżizzjonijiet tal-fażi ferroelettrika huma mmexxija minn trattib tal-phonon ottiku. Preċedentement, ix-xjentisti jemmnu li t-trattib tal-phonon ottiku jseħħ biss meta l-ħlas effettiv Born kien b'saħħtu biżżejjed biex jagħmel l-interazzjonijiet ta 'Coulomb fuq medda twila jaqbżu s-saħħiet ta' rbit atomiku fuq medda qasira. Madankollu, il-ħlas b'saħħtu Born effettiv iwassal għal kompromess bejn kostanti dielettrika u bandgap, li joħloq effett ta 'depolarizzazzjoni fl-interface, li jillimita l-applikazzjonijiet materjali.
Riċerkaturi mill-Istitut tas-Semikondutturi fl-Akkademja Ċiniża tax-Xjenzi, immexxija minn Dr Luo Junwei, b'kollaborazzjoni mal-Professur Wei Suhuai mill-Università tat-Teknoloġija ta 'Ningbo, żvelaw l-oriġini anomala tal-kostanti dielettrika ultra-għolja u bandgap ultra-wisa fil-blat struttura tal-melħ ossidu tal-berillju (rsBeO). Huma pproponew teorija ġdida li tnaqqas is-saħħa tal-irbit atomiku billi tiġġebbed bonds atomiċi, li twassal għal trattib tal-phonon ottiku mingħajr ma tinduċi depolarizzazzjoni. Ir-riċerka relatata ġiet ippubblikata fin-Natura fil-31 ta 'Ottubru, intitolata "Trattib tal-Phonon ottiku b'Qawwa ta' Bonding Interatomic Reduced Without Depolarization".
Din it-tranżizzjoni tal-fażi ferroelettrika mmexxija mit-trattib tal-mod fonon ottiku ma tistrieħx fuq l-interazzjonijiet Coulomb qawwija meħtieġa minn tranżizzjonijiet tradizzjonali tal-fażi ferroelettrika, u b'hekk tevita l-effett tad-depolarizzazzjoni tal-interface. Ir-riċerka spjegat l-"effett tad-daqs invers" li fih il-ferroelettriku jidher biss meta l-ħxuna tal-films Hf0.8Zr0.2O2 u ZrO2 imkabbra fuq sottostrat Si/SiO2 titnaqqas għal {{8} } nm. Hekk kif il-ħxuna ta 'dawn il-films tonqos, in-nuqqas ta' tqabbil tal-kannizzata mas-sottostrat jinduċi strain biaxial sinifikanti, inaqqas is-saħħa tal-irbit atomiku u trattib il-modi phonon ottiċi trasversali (TO). Dan iwassal għal tnaqqis fil-frekwenza vibrazzjonali tagħhom għal żero, li jinduċi transizzjoni tal-fażi ferroelettrika. Barra minn hekk, iż-żewġ fatturi strutturali ewlenin, proporzjon tal-aspett u spazjar bejn is-saffi, imbassra mit-teorija, jistgħu jitkejlu b'mod sperimentali biex jaqblu mal-valuri osservati.
Metodi konvenzjonali bħal differenzi fir-raġġ tal-joni, razza, doping, u distorsjoni tal-kannizzata jistgħu wkoll iġebbdu bonds atomiċi u jnaqqsu s-saħħa tal-irbit atomiku. Dan l-avvanz joffri approċċ ġdid biex jindirizza l-isfidi fl-applikazzjoni ta 'materjali dielettriċi ta' K u materjali ferroelettriċi ta 'K fi transistors ta' ċirkwiti integrati. Jipprovdi wkoll prinċipju ġdid għall-iżvilupp ta 'apparati tal-memorja ferroelettriċi u ta' tibdil ta 'fażi ultra-għolja li huma kompatibbli mal-proċessi CMOS.
Ir-riċerka kienet appoġġata mill-Fondazzjoni Nazzjonali tax-Xjenza taċ-Ċina, il-Fond Nazzjonali Distinguished Young Scholars, il-Proġett Nazzjonali tal-Iżvilupp Xjentifiku Maġġuri, il-Pjan tat-Tim taż-Żgħażagħ fir-Riċerka Bażika tal-Akkademja tax-Xjenzi Ċiniża, u l-Programm ta 'Riċerka ta' Prijorità Strateġika (B (B -Klassi) tal-Akkademja Ċiniża tax-Xjenzi.