首次，研究人员设计了一种专用材料界面，已被证明添加和改善基于非硅的电子设备的功能，例如在某些类型的随机存取存储器（RAM）中使用的那些。据齐莉说，教授宾夕法尼亚州立大学的物理学和研究团队的领导者，新方法可用于设计改进，更高效，多级和多功能设备，以及增强的纳米电子元件 - 如非易失性信息存储和处理;和闪光部件 - 一种新兴技术，用于使用电子的自然旋转到电力装置。该研究已被接受在期刊上出版自然材料。
LI解释说，大多数现代电子芯片 - 集成电路用作半导体电子设备的构建电路，例如太阳能电池，个人计算机和手机 - 使用硅晶体管来处理“逻辑状态”或二进制系统和计算机使用的零。存储该二进制信息以便在RAM中快速访问，并且在硬盘上永久地处于磁形式。在该系统中，标号1可以被理解为“开启” - 具有自由流动的电流 - 以及数字0作为“关闭” - 具有电流阻塞。然而，据近年来，李鹏说，世界各地的实验室研究人员一直在尝试不同的非硅材料，“可以在多级国家系统之间切换并可将内存带入逻辑操作”，并且还具有更大的速度电流技术可能比可能的功耗更低。
现在，在一个新的研究学习中，李和她的同事已经设计和测试了一种创建与非硅技术兼容的设备的替代方式，并且将其结合到一个设备中，电子和磁性连接。“磁隧道连接 - 包括两个具有非常薄的绝缘体屏障的磁性金属层 - 已被用于二进制状态器件，例如磁随机接入存储器（MRAM）。隧道本身是一种量子机械效果，“李说。“我们的目标是通过添加我们所谓的铁电磁性接口来创建多功能设备，该函数改善了替代绝缘体屏障的铁电层和特殊的界面层，厚度小于一个纳米厚，内置于用于改变的装置中从金属到绝缘体以及响应于屏障的负电荷极化的反式磁性而不是铁磁。“由于这种界面和通过称为隧道电钻效果的现象，李说，“我们发现二进制态电阻差异或1/0系统，增强高达10,000％。该设备被认为是一个四元状态设备，因为我们具有集成的铁电隧道 - 可以用作开关或存储器 - 进入磁隧道结，磁记忆类型。“
李补充说，她的团队新设计的界面是特殊的，因为用于构建它的氧化材料是“多铁性”的——一边是磁性的，另一边是铁电的，磁性层会随着铁电转换而改变。铁电材料被用于医疗超声波设备的电容器，以及酒店钥匙卡等其他存储设备，它具有自发的负电荷和正电荷极化，可以被逆转。另一方面，铁磁性材料，如铁，形成永磁体，磁化方向也是可逆的。“因为我们的新界面结合了磁性和铁电特性，并且利用了两者之间的耦合效应，我们可以复制一个类似的双系统，在两个电荷极化方向之间有更大的电阻差。随着未来的改进，在1和0之间(或在1、2、3和4的状态之间)更快地切换和存储，或切换信息也存储在同一设备中，可能成为可能，”李说。“由于用于构建界面结构的材料的物理性能，1和0的强度分别为1和0的1倍和1倍。更强的1和0意味着更清晰的切换，更少的内存错误，更好更快的信息处理和存储能力。”
李鹏说，使用增强型隧道电钻技术的非硅材料可能多年来距离个人电脑和手机。然而，她的研究是朝着证明这项技术的可行性的下一步。“内置隧道交叉点内置的多重界面的令人兴奋结果将使存储器状态从两到四个，开关和一个芯片中的存储器加倍，以及磁性设备的电气控制。例如，利用MRAM和铁电RAM（FRAM）或逻辑操作的组合存储器，可以实现新一代的非易失性多级数据处理和存储。李说。
李解释说，即使在没有供电的情况下存储内存也被认为是非易失性的。“大多数计算机使用动态随机存取存储器(dRAM)，这是一种计算机数据存储形式，除非定期刷新，否则存储的信息会从电容器中褪色，”李说。“但无论是MRAM还是fRAM，如果你在看视频时关闭电脑，那么当你重新启动电脑时，视频会立即弹出屏幕。不需要重新启动个人电脑的窗口。”
除了李，助长这项研究的其他研究人员包括宾夕法尼亚州的岳伟尹;John D. Burton，Alexei Gruverman和Evgeny。Y.内布拉斯大学的蔡伯尔;Young-Min Kim，Albina Y.Borisevich，田纳西州奥克岭国家实验室的Stephen J. Pennycook;桑莫阳和泰国韩国首尔国立大学赢得了诺福;与中国科技大学的小光李。
该研究由美国能源部和美国国家科学基金会资助。
提交：快速原型设计
