觀察微電子材料納秒動態成為可能 新顯微鏡為研究人員打開新“視”界
【化工儀器網 行業百態】微電子材料是構成微電子器件和集成電路的基礎，它們具有特定的電學、磁學、光學和機械性能。隨著科技的進步，微電子材料的尺寸不斷縮小，性能不斷提高，以滿足對更高速度、更低功耗和更高集成度的需求。
納秒動態指的是在納秒時間尺度上發生的物理現象或過程。在微電子材料中，納秒動態可能涉及電子的遷移、電荷的積累與消散、材料性質的瞬態變化等。這些動態過程對于理解微電子器件的工作原理、優化器件性能以及開發新型微電子材料具有重要意義。尤其是在超級計算機等領域，觀測微電子材料納秒動態，或許能夠成為解決能耗問題，開發出下一代計算機的關鍵。
而想要實現這一點，就需要電子顯微鏡技術的幫助了。近年來，電子顯微鏡技術的發展為觀察微電子材料納秒動態提供了有力工具。而就在最近，一項新的成果更在此基礎上有了進一步突破。美國能源部阿貢國家實驗室團隊開發了一種新的顯微鏡技術，利用電脈沖可觀察室溫下形成電荷密度波的材料中的納秒動態。這項技術不僅揭示了電荷密度波在納秒時間尺度上的行為，還為節能微電子領域的發展提供了新的思路。
在過去的研究中，科研學者無法準確的探明電荷密度波控制電阻快速打開和關閉的過程是如何發生的，為了解決這一點，研究團隊測試了硫化鉭薄片，并用兩個電極連接以產生電脈沖。通過超快電子顯微鏡的觀察，他們發現了兩種新的電能操縱電荷密度波狀態的方式：熔化反應、振動反應。熔化反應即電荷密度波的熔化是受到注入電流產生的熱量而不是電荷電流本身的影響，即使在納秒脈沖期間也是如此；振動反應即電脈沖在材料中引起鼓狀振動，從而使波的排列發生擺動。
值得一提的是這些發現不僅展示了類腦計算中重要的“開關過程”，還為節能微電子學帶來了具有廣泛潛力的成果。
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