2016-11-15 手機更快、更小、更省電 交大突破鐵電材料限制

手機更快、更小、更省電 交大突破鐵電材料限制
材料所博士班學生謝孆慧,在實驗室一待就是24小時,反覆觀察鐵酸鉍20個月,終於找到維持極化記憶態的方法。交大提供

(突發中心黃羿馨/新竹報導)未來手機、電腦還可以更輕、更小、更快且更省電!交通大學材料所教授朱英豪與博士生謝孆慧,經過2年多的研究,大幅突破現有「鐵電材料」系統限制,謝孆慧指出,「鐵電材料」應用在電子元件上,具有存取速度快、低耗能、單位記憶密度高的特性,但因非常容易受到外在影響而打亂極化場,造成損失記憶資訊,團隊經過2年多努力,成功找到維持極化記憶態的方法,成果還躍上頂級國際期刊,讓「鐵電記憶體」向應用更進一大步。

 

交大指出,這項研究大幅突破現有鐵電材料系統限制,10月刊登於《Nature Communications》期刊,謝孆慧表示,一般電腦、手機硬碟最常使用的是磁性材料,其磁頭約10幾個奈米大小,相對應鐵電材料中的鐵酸鉍還要大上1千多倍,但因鐵電材料極化方向容易受到外在環境干擾打亂極化場,造成記憶資訊損失,因此如何控制保留極化方向,成為研究重點。

 

研發團隊透過雷射分子束磊晶技術設計成長新穎的介晶體結構,輔以壓電力顯微鏡分析,使鐵電材料自發極化記憶態的永續維持成為可能,利用相對較硬的基材材料透過磊晶應力包圍鐵酸鉍介晶體,達到抑制自發性極化隨靜置環境翻轉,使鐵電極化態永久性保留的目標得以實現。

 

實驗中成功將鐵酸鉍極化保留時間從200小時延長至20個月仍未消失,大幅地突破目前所有鐵電材料系統的相關限制,加強鐵電材料在未來的應用性與可靠度;還能延長存取保留資料的特性,也為記憶體開發提供一項新材料,謝孆慧說,鐵電材料可應用在電子、航太及軍事用品上,不但存取數度快、耗能更低(即更省電)、單位記憶密度高,以同樣體積的記憶體來說,容量更大。

 

朱英豪教授表示,謝孆慧自大學專題就在他的實驗室學習,並一路攻讀至博士班,細膩刻苦的實驗態度,是這項研究成功的最大關鍵,而她自我要求高,「在實驗室一待就是24小時」,反覆觀察鐵酸鉍20個月,還需時時比對數據變化,展現出極大耐心。

 

謝孆慧說,鐵電材料未來可應用在手機、電腦、航太及軍事上,其存取速度度快、低耗能、單位記憶密度高的特性,大大打敗以往被大幅使用的磁性材料,讓未來手機和電腦,體積都可更輕、更小、更薄且更省電,存取速度和容量更不減反增。