新型磁性晶体管兼具高速与高效

科技日报记者 刘霞

美国麻省理工学院团队研制出一种兼具高速与高效的新型磁性晶体管，有望为制造更节能的电子设备铺平道路。相关研究成果发表在最新一期《物理评论快报》上。

晶体管作为现代电子设备的基石，通常以硅为材料，功能类似于微型电开关，可通断电路或放大信号。然而，硅材料存在物理限制，导致其在低电压下能效下降，制约了电子产品的节能潜力。

数十年来，科学家一直尝试利用电子自旋——电子如微小磁铁般的特性，来开发磁性晶体管，但受限于材料性能，进展缓慢。

在最新研究中，研究团队采用具有双态磁性切换能力的二维材料溴化铬硫，成功将磁性特性与半导体性能结合，实现了晶体管在“开”与“关”状态间的平滑转换。

实验表明，通过调控材料的磁性状态，可改变其电子行为，从而降低运行能耗。此外，溴化铬硫在空气中性质稳定，且制备工艺纯净度高，使晶体管性能优于现有磁性器件，电流切换与放大能力提升达10倍。

此外，该晶体管还可通过外部磁场控制磁性状态，进一步降低状态切换能耗。更值得一提的是，其磁性特性可内置存储功能，从而简化逻辑与存储电路的设计。

团队表示，人们对磁性的认知虽已有数千年历史，但其在电子领域的应用仍十分有限。此项研究为磁性在电子器件中的高效利用提供了新路径。兼具开关与存储功能的新型晶体管，不仅信号更强、读写更准，更为未来高性能集成电路开辟了新可能。目前，团队正致力于推进该技术的规模化应用。