安德鲁和埃尔娜维特比电气与计算机工程学院的研究人员已经证明了对一种新型材料的控制，他们认为这种材料未来可能替代微电子领域的硅。
集成电路，通常称为计算机芯片，或简称为芯片，是现代生活的核心，负责处理、存储和传输大量数据。芯片负责无数任务，包括疫苗开发、航天器设计、互联网基础设施、大数据、自动驾驶汽车、人工智能和物联网。
这些芯片的性能不断提高，是通过缩小晶体管的尺寸来推动的。晶体管是控制电流流动的微型开关，类似于控制水流的水龙头。早在20世纪60年代初，英特尔创始人戈登·摩尔就提出，晶体管的小型化率应使单位面积的晶体管数量每两年翻一番。这一预测创造了摩尔定律，几十年来一直决定着小型化速度。目前，现代芯片在大约一平方厘米的面积上包含数十亿个晶体管。
2007年，摩尔宣布他的定律将在几年内终止。英伟达首席执行官去年表达了更为悲观的观点，称“摩尔定律已死”，其他技术专家也持同样的观点。
维特比电气与计算机工程学院的Lior Kornblum教授解释说：“由于不断小型化，现代晶体管的直径只有几十个原子。由于它们已经很小，因此在不影响性能的情况下继续小型化变得越来越具有挑战性。在纳米尺度上，晶体管的行为方式不同于其较大的前辈。”
有多种方法和策略可以应对这些挑战。一个有希望的方向是寻找硅的替代品，硅是当今芯片的主力。科恩布鲁姆教授的研究小组正在研究各种氧化物材料，其中一种材料具有一个有用的特性：它可以从电导体转变为绝缘体，然后再转变回来。研究人员希望在未来的晶体管中利用这一特性，从而提高开关效率。
开发这种技术需要精确控制材料特性。以色列理工学院的研究人员展示了一种通过精确控制原子之间的距离来操纵材料电特性的方法。实验室成员Maria Baskin博士通过使用独特的氧化物生长系统实现了这一目标；她将原子层一层一层地沉积在另一层之上，从而生长出材料薄膜。由于这种微妙的生长过程，她能够以千分之一纳米的精度设置原子之间的距离。相比之下，硅中两个原子之间的距离约为四分之一纳米。
实验室负责人科恩布鲁姆教授表示，我们为氧化物生长开发的工具是独一无二的。氧化物生长只是第一步。我们希望更多的人关注这种材料的物理特性，努力了解它们的功能，并利用这些材料来制造电子设备，以彻底改变微电子、可再生能源和其他领域。
这项研究于6月8日发表在《先进功能材料》杂志上。
DOI：10.1002/adfm.202302330
