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Esquema que muestra el efecto del flujo de corriente de «peldaño» formado a través de las nanopartículas de platino incorporadas en la película delgada de óxido de cambio de fase CRÉDITO POSTECH |
Resumen:
Se colocan escalones para ayudar a los viajeros a cruzar arroyos. Siempre que haya escalones que conecten ambos lados del agua, se puede cruzar en unos pocos pasos. Utilizando el mismo principio, un equipo de investigación de POSTECH ha desarrollado una tecnología que reduce a la mitad el consumo de energía en dispositivos semiconductores mediante la colocación de peldaños.
Reducción del consumo de energía en dispositivos semiconductores
Pohang, Corea | Publicado el 23 de septiembre de 2022
Un equipo de investigación dirigido por el profesor Junwoo Son y el Dr. Minguk Cho (Departamento de Ciencia e Ingeniería de Materiales) de POSTECH ha logrado maximizar la eficiencia de conmutación de los dispositivos semiconductores de óxido mediante la inserción de nanopartículas de platino. Los resultados del estudio se publicaron recientemente en la revista internacional Nature Communications.
El material de óxido de transición de fase metal-aislante, en el que la fase de un material cambia rápidamente de un aislante a un metal cuando se alcanza el voltaje de umbral, se destaca como un material clave para la fabricación de dispositivos semiconductores de baja potencia.
La transición de fase metal-aislante se produce cuando los dominios del aislador de varios nanómetros (nm, milmillonésimas de metro) de tamaño se convierten en dominios metálicos. La clave era reducir la magnitud del voltaje aplicado al dispositivo para aumentar la eficiencia de conmutación de un dispositivo semiconductor.
Mediante el uso de nanopartículas de platino, el equipo de investigación pudo aumentar la eficiencia de conmutación del dispositivo. Cuando se aplicó voltaje a un dispositivo, una corriente eléctrica «saltó» a través de estas partículas y se produjo una transición de fase rápida.
El efecto memoria del dispositivo también aumentó más de un millón de veces. En general, después de que se corta el voltaje, ingresa inmediatamente a la fase de aislamiento donde no fluye corriente; Esta duración fue extremadamente corta en 1 millonésima de segundo. Sin embargo, se ha confirmado que el efecto de memoria de recordar el disparo anterior de los dispositivos se puede aumentar a varios segundos y el dispositivo se puede operar nuevamente con un voltaje relativamente bajo ya que los dominios metálicos residuales permanecen cerca de las nanopartículas de platino.
Se espera que esta tecnología sea crucial para el desarrollo de dispositivos electrónicos de próxima generación, como semiconductores inteligentes o dispositivos semiconductores neuromórficos, que pueden procesar grandes cantidades de datos con menos energía.
Este estudio se realizó con el apoyo del Programa de Investigación en Ciencias Básicas, el Programa de Investigadores de Carrera Media y el Programa de Semiconductores de Inteligencia de Próxima Generación de la Fundación Nacional de Investigación de Corea.
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