Schema dell'effetto del flusso di corrente "stepping-stone" formato tramite le nanoparticelle di platino inserite nel film sottile di ossido di transizione di fase. Credito:POSTECH
I trampolini di lancio sono posti per aiutare i viaggiatori ad attraversare i ruscelli. Finché ci sono trampolini che collegano entrambi i lati dell'acqua, si può facilmente attraversare con pochi passi. Utilizzando lo stesso principio, un team di ricerca presso POSTECH ha sviluppato una tecnologia che riduce della metà il consumo di energia nei dispositivi a semiconduttore utilizzando nanoparticelle posizionate strategicamente.
Un gruppo di ricerca guidato dal professor Junwoo Son e dal dottor Minguk Cho (Dipartimento di scienza e ingegneria dei materiali) presso POSTECH è riuscito a massimizzare l'efficienza di commutazione dei dispositivi a semiconduttore di ossido inserendo nanoparticelle di platino. I risultati dello studio sono stati recentemente pubblicati su Nature Communications .
Il materiale di ossido con la transizione di fase metallo-isolante, in cui la fase di un materiale cambia rapidamente da isolante a metallo quando viene raggiunta la tensione di soglia, è considerato un materiale chiave per la fabbricazione di dispositivi semiconduttori a bassa potenza.
La transizione di fase metallo-isolante si verifica quando domini isolanti, larghi diversi nanometri, vengono trasformati in domini metallici. La chiave era ridurre l'entità della tensione applicata al dispositivo per aumentare l'efficienza di commutazione di un dispositivo a semiconduttore.
Il team di ricerca è riuscito ad aumentare l'efficienza di commutazione del dispositivo utilizzando nanoparticelle di platino. Quando veniva applicata la tensione a un dispositivo, una corrente elettrica "saltava" attraverso queste particelle e si verificava una rapida transizione di fase.
Anche l'effetto memoria del dispositivo è aumentato di oltre un milione di volte. In generale, dopo l'interruzione della tensione, questi dispositivi passano immediatamente alla fase di isolamento dove non scorre corrente; questa durata è stata estremamente breve a 1 milionesimo di secondo. Tuttavia, è stato confermato che l'effetto memoria relativo all'accensione precedente dei dispositivi può essere aumentato a diversi secondi e il dispositivo potrebbe essere nuovamente utilizzato con una tensione relativamente bassa a causa dei domini metallici residui che rimangono vicino alle nanoparticelle di platino.
Si prevede che questa tecnologia sarà essenziale per lo sviluppo di dispositivi elettronici di prossima generazione, come semiconduttori intelligenti o dispositivi a semiconduttore neuromorfi in grado di elaborare grandi quantità di dati con meno energia. + Esplora ulteriormente
