Одна из главных причин нагрева телефонов и быстрой разрядки — память, потребляющая энергию. Возможной перспективной альтернативой может стать сегнетоэлектрический туннельный переход (FTJ, предложен ещё в 1971). Основной принцип — это переключение поляризации материала. Но при уменьшении размера традиционные материалы теряли свойства.
Изображение: Flux
В 2011 обнаружили: оксид гафния сохраняет поляризацию даже в тонких слоях. Команда Ютаки Мадзимы создала на его основе ячейку памяти шириной 25 нм (примерно 1/3000 толщины волоса). На таком масштабе возникает утечка тока по границам кристаллитов. Авторы поступили наоборот: уменьшили устройство ещё сильнее, ослабив влияние границ. Нагретые электроды сами приняли полукруглую форму, приближая структуру к монокристаллу. Утечка резко упала.
В результате память работает тем лучше, чем меньше её размер, что ломает старые представления. Умные часы смогут работать месяцами, датчики — годами, а ИИ вовсе станет быстрее и с меньшим энергопотреблением. Оксид гафния является стандартным материалом, так что внедрение не потребует смены производств.
Обычно падение свойств при наноразмерах до некоторых пор было проблемой. Здесь команда разработчиков, возможно, обратила это правило вспять. Если эффект подтвердится, блоки питания в привычном виде уйдут в прошлое. Особенно важна совместимость с кремниевой технологией. Нет необходимости строить новые фабрики. Конечно, до коммерческого образца еще пройдут годы, но направление обнадёживает.