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电压控制可切换材料可以启用新的存储器芯片

<p>该图显示了如何使用电压来改变氧气浓度,从而改变钴酸锶的相和结构,泵入氧气进出,将材料从褐铁矿形式(左)转变为钙钛矿形式(右)新的薄膜材料的相位和电性能可在金属和半导体之间切换,这可能会导致新的存储芯片设计两位麻省理工学院的研究人员开发出一种薄膜材料,其相位和电气特性可以通过应用一小部分在金属和半导体之间切换电压然后材料保持新的配置,直到被另一个电压切换回来这一发现可能为一种新的“非易失性”计算机存储芯片铺平道路,该芯片在电源关闭时保留信息,并用于能量转换和催化应用</p><p>纳米快报在麻省理工学院材料科学研究生Q的论文中报道了这一发现iyang Lu和副教授Bilge Yildiz涉及一种叫做锶钴矿的薄膜材料,或者说SrCoOx通常,Yildiz说,材料的结构相受其成分,温度和压力的控制“这是第一次”她说,“我们证明电偏压可以在材料中引起相变</p><p>事实上,我们通过改变SrCoOx中的氧含量实现了这一目标</p><p>”它有两种不同的结构,取决于它所含的每单位电池有多少氧原子,这两种结构具有完全不同的性质,“Lu解释说,这种分子结构中的一种称为钙钛矿,另一种称为褐铁矿</p><p>当存在更多的氧时,它形成了钙钛矿的紧密封闭的笼状晶体结构</p><p>而较低浓度的氧气会产生更为开放的褐色结晶结构</p><p>这两种形式具有非常不同的化学,电学,磁学和物理性质ies,Lu和Yildiz发现材料可以在两种形式之间翻转,施加极小的电压 - 仅为30毫伏(003伏)</p><p>一旦改变,新配置保持稳定,直到它被翻转通过第二次施加电压,钴酸锶只是一类被称为过渡金属氧化物的材料的一个例子,它被认为适用于各种应用,包括燃料电池中的电极,允许氧气通过以进行气体分离的膜,以及电子设备,如忆阻器 - 一种非易失性,超快速和高能效的存储设备能够通过使用微小电压触发这种相变的能力可以为这些材料开辟许多用途,研究人员称之前的工作锶钴矿依赖于周围气体环境中氧浓度的变化来控制材料将采取哪两种形式,但是我本来就是一个更慢,更难控制的过程,Lu说:“所以我们的想法是,不要改变气氛,只需施加电压”“电压会改变材料所面临的有效氧气压力,”Yildiz补充道可能的话,研究人员将一层非常薄的材料薄膜(褐变石相)沉积到基板上,为此他们使用了钇稳定的氧化锆</p><p>在这种设置中,施加电压将氧原子驱动到材料中</p><p>施加相反电压具有相反的效果为了观察并证明材料在施加电压时确实经历了这种相变,该团队在麻省理工学院的材料科学与工程中心使用了一种称为原位X射线衍射的技术</p><p>这种材料在去年,橡树岭国家实验室的科学家们通过改变环境中的气体压力和温度开发了两个阶段有趣的是,这不是控制设备性能的实用方法,“Yildiz说,凭借他们目前的工作,麻省理工学院的研究人员通过应用电气实现了以实用方式控制这类材料的相和电性能</p><p>充电除了存储设备,这种材料最终可以用于锂离子电池的燃料电池和电极,Lu说 “通过引入电偏压作为控制活性材料相位的方法,并为这种新型能源和信息处理设备奠定基础科学基础,我们的工作有了根本性的贡献,”Yildiz补充说,在正在进行的研究中,该团队正在努力更好地了解材料在不同结构中的电子特性,并与麻省理工学院教授HarryTullerJoséSantiso合作,将这种方法扩展到其他感兴趣的氧化物,这是加泰罗尼亚纳米科学研究所的纳米材料增长部门负责人在西班牙巴塞罗那没有参与这项研究的纳米技术称其为研究这类有趣材料的“非常重要的贡献”,并称“它为这些材料在固态下的应用铺平了道路用于有效转换能量或氧气存储的电化学装置,以及可能的应用在一种新的存储设备中“这项工作得到了美国国家科学基金会出版物:Qiyang Lu和Bilge Yildiz的支持,”通过原位X射线衍射监测的薄膜SrCoOx中的电压控制的趋势相变,“Nano Letters, 2016年DOI:101021 / acsnanolett5b04492资料来源:David L Chandler,

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