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自带“空调”电子元件可耐340℃高温

2018-02-09 22:12:48       来源:科技日报

电脑突然蓝屏,手机强制关机,汽车需要熄火……明明电量充足为什么会出现这些让人措手不及的状况?也许因为它们都太热了!记者8日从南京大学获悉,该校缪峰教授团队研发出一种能够摆脱对冷却系统依赖的电子元件,相关成果在《自然·电子学》杂志刊发。   手机、电脑、汽车控制系统等电子设备里含有大量负责运算和存储的电子元件,一般而言,这些器件的工作温度均不能超过125℃,否则就会导致计算结果出错或者数据丢失。但是,当手机和电脑程序运行时间过长,电子元件的高负荷运转不可避免会导致其温度迅速升高。为了避免这种情况发生,电子工程师们都会在电子设备里放置一个高温保护机制,一旦温度过高就自动切断电源。

“我们研究团队研发的这类名为忆阻器的新型电子元件,能够在高温下稳定工作并且保持良好的擦写性能。”缪峰教授展示了这种纳米级别电子元件。忆阻器是一种基于“记忆”外加电压或电流历史而动态改变其内部电阻状态的电阻开关。在光学显微镜下,它的结构类似于“三明治”,由石墨烯和硫化钼的氧化物这两种材料构成。上下两层碳原子层即充当电极的石墨烯,中间是充当电介质的硫氧化钼。忆阻器的耐热性就是来源于这两种二维纳米材料超高的热稳定性。该结构的忆阻器能够在高达340℃的温度下稳定工作并且保持良好的擦写性能。

在航空航天、军事、地质勘探和石油天然气钻井等行业中,电子元件需要面临更加极端的温度环境,它们往往被要求在更高温度下稳定工作。工程师们往往依赖于冷却系统来进行降温,这样会大幅增加成本和能耗,降低可靠性。由于具备超小的尺寸,极快的擦写速度,超高的擦写寿命,多阻态开关特性和良好的CMOS兼容性等优势,忆阻器被业内视为未来存储技术和未来人工智能(神经形态计算)硬件技术的重要候选者。目前,这项研究已申请国内外专利。

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