计算机芯片使用两个不同的设备来处理和存储信息。如果工程师可以将这些设备组合成一个或放在一起，那么芯片上就会有更多的空间，从而使其更快，更强大。

　　普渡大学的工程师已经开发出一种方法，使得用于处理信息的数百万个微型开关（称为晶体管）可以作为一个器件将该信息存储。

　　发表在《自然电子》（Nature Electronics）杂志上的一篇论文详细介绍了这种方法，它通过解决另一个问题来实现这一目标：将晶体管与比大多数计算机中使用的性能更高的存储技术相结合，称为铁电随机存储器（RAM）。

　　研究人员数十年来一直试图将两者整合在一起，但铁电材料和硅（构成晶体管的半导体材料）之间的界面出现了问题。相反，铁电RAM是作为一个独立的芯片单元运行的，这限制了它提高计算效率的潜力。

　　普渡大学电子与计算机工程学教授Peide Ye领导的团队发现了如何克服硅与铁电材料之间致命的敌对关系。

　　“我们使用了具有导电特性的半导体。这样，两种材料就变成一种材料，不必担心界面问题。”

　　结果就是所谓的铁电半导体场效应晶体管，其构建方式与目前在计算机芯片上使用的晶体管相同。

　　α-硒化铟材料不仅具有铁电性能，而且解决了传统铁电材料由于宽“带隙”通常作为绝缘体而不是半导体的问题，这意味着电流无法通过并且不会进行计算。

　　α-硒化铟的带隙小得多，这使得该材料成为半导体而不会丧失铁电性能。

　　普渡大学电气与计算机工程博士后研究员孟维思（Mengwei Si）对该晶体管进行了构建和测试，发现其性能可与现有的铁电场效应晶体管相媲美，并且可以通过更优化来超越它们。 普渡大学电气与计算机工程系助理教授Sumeet Gupta和博士生Atanu Saha提供了建模支持。

　　Si和Ye的团队还与佐治亚理工学院的研究人员合作，将α-硒化铟建立在称为铁电隧穿结的芯片空间中，工程师可以利用该空间来增强芯片的功能。该团队于12月9日在2019 IEEE国际电子设备会议上介绍了这项工作。

　　过去，研究人员无法建立高性能的铁电隧道结，因为它的宽带隙使材料太厚而无法通过电流。由于α-硒化铟的带隙小得多，因此该材料的厚度仅为10纳米，从而允许更多的电流流过。

　　叶说，更大的电流可使器件面积缩小至几纳米，从而使芯片更密集，更节能。较薄的材料-甚至可以减小到原子层的厚度-也意味着隧道结两侧的电极可以小得多，这对于构建模拟人脑网络的电路很有用。

　　这项研究在普渡发现公园比尔克纳米技术中心进行，并得到了美国国家科学基金会、美国空军科学研究办公室、半导体研究公司、国防高级研究计划局和美国海军研究办公室资助。