面向未来计算机的新材料-未来计算机应用场景有哪些

新材料可以彻底改变计算机技术。Paul Scherrer 研究所 PSI 的科学家使用瑞士光源 SLS 进行的研究在这条道路上达到了一个重要的里程碑。

微芯片由硅制成，工作在半导体的物理原理上。自从1947年美国贝尔实验室发明第一个晶体管以来，这里没有任何变化。从那以后，研究人员一再预言硅时代的终结，但总是错误的。

硅技术非常活跃，并继续快速发展。IT巨头IBM刚刚宣布了第一款微处理器，其晶体管结构仅测量两纳米，相当于20个相邻原子。那么下一步是什么？甚至更小的结构？大概是这样——至少在这十年里是这样。

与此同时，研究实验室正在形成关于一项革命性技术的新想法，该技术可以颠覆我们认为我们对微电子学的了解。该研究领域的闪亮灯之一由Milan Radovic的团队提供。Milan Radovic在Paul Scherrer研究所工作，他的团队刚刚在《通信物理学》杂志上发表了一篇文章，介绍了透明氧化物（TOs）前沿研究的惊人发现，这些发现可以为这项新技术开辟巨大的前景。

创新的微芯片

Radovic和他的合著者Muntaser Naamneh和Eduardo Guedes以及明尼苏达大学的Bharat Jalan研究小组不使用硅，而是使用过渡金属氧化物（TMO）。它们表现出奇特的特性和多功能现象，例如高温超导性，巨大的磁阻，金属绝缘体转变等等。对于外行人来说，最初听起来可能令人困惑的事情有望为未来的芯片技术带来巨大进步。

在他们的最新出版物中，研究人员专注于氧化钡锡（BaSnO）。3），一种结合了光学透明度和高导电性的材料。

一段时间以来，科学家们一直在尝试从过渡金属以及特殊的透明氧化物（如BaSnO）中引出类似半导体的特性。3和锡酸锶（SrSnO3).与硅相比，它们为光电元件提供了突破性的优势：这些透明的导电钙钛矿氧化物将有可能制造具有直接连接的电气和光学特性的开关元件。然后可以想象生产可以用光切换的晶体管。

了解接口至关重要

所有微芯片均由不同物质的组合制成。要了解它们的功能，重要的是要知道这些材料之间的薄相邻层或界面发生了什么，因为许多材料的物理性质在表面上与其内部完全不同。

“奇异相”可能发生在材料的界面上——这是三位英国物理学家在2016年获得诺贝尔奖的发现。刚刚发表的文章描述了在理解BaSnO表面状态电子特性方面的重大进展3.

研究人员在瑞士光源SLS的光束线上使用角度分辨光发射光谱来“发现BaSnO的二维电子状态3，这为这类材料开辟了新的前景，“爱德华多·格德斯说。

现在，研究人员想要找出哪些其他材料表现出类似的特性，并可能成为未来光学微芯片的潜在候选者。

但硅远非过时的技术，Milan Radovic说。事实上，它是高度发达和高效的。“然而，基于过渡金属氧化物的技术更加强大和通用