新型磁性晶體管兼具高速與高效

科技日報記者 劉霞

美國麻省理工學院團隊研製出一種兼具高速與高效的新型磁性晶體管，有望為製造更節能的電子設備鋪平道路。相關研究成果發表在最新一期《物理評論快報》上。

晶體管作為現代電子設備的基石，通常以硅為材料，功能類似於微型電開關，可通斷電路或放大信號。然而，硅材料存在物理限制，導致其在低電壓下能效下降，制約了電子產品的節能潛力。

數十年來，科學家一直嘗試利用電子自旋——電子如微小磁鐵般的特性，來開發磁性晶體管，但受限於材料性能，進展緩慢。

在最新研究中，研究團隊採用具有雙態磁性切換能力的二維材料溴化鉻硫，成功將磁性特性與半導體性能結合，實現了晶體管在“開”與“關”狀態間的平滑轉換。

實驗表明，通過調控材料的磁性狀態，可改變其電子行為，從而降低運行能耗。此外，溴化鉻硫在空氣中性質穩定，且製備工藝純淨度高，使晶體管性能優於現有磁性器件，電流切換與放大能力提升達10倍。

此外，該晶體管還可通過外部磁場控制磁性狀態，進一步降低狀態切換能耗。更值得一提的是，其磁性特性可內置存儲功能，從而簡化邏輯與存儲電路的設計。

團隊表示，人們對磁性的認知雖已有數千年曆史，但其在電子領域的應用仍十分有限。此項研究為磁性在電子器件中的高效利用提供了新路徑。兼具開關與存儲功能的新型晶體管，不僅信號更強、讀寫更準，更為未來高性能集成電路開闢了新可能。目前，團隊正致力於推進該技術的規模化應用。