Закон Мура мініатюризації транзисторів, спрямований на посилення інтеграції, наблизився до своїх фізичних меж, головною проблемою є те, що споживання електроенергії транзисторів не може бути пропорційно зменшено. Нещодавні дослідження пропонують два способи подальшого зниження енергоспоживання: один полягає в пошуку нових оксидних діелектричних матеріалів з високим коефіцієнтом k з вищою діелектричною проникністю та більшою шириною забороненої зони, ніж діоксид гафнію (HfO2); інший полягає у використанні сегнетоелектричних/діелектричних затворів у транзисторах з негативною ємністю для зменшення робочої напруги та споживання електроенергії. І діелектрична проникність високого k оксидів, і сегнетоелектричні фазові переходи обумовлені пом’якшенням оптичних фононів. Раніше вчені вважали, що пом’якшення оптичних фононів відбуватиметься лише тоді, коли ефективний заряд Борна буде достатньо сильним, щоб кулонівські взаємодії на великій відстані перевищували міцність атомного зв’язку на короткій дії. Однак сильний ефективний заряд Борна призводить до компромісу між діелектричною проникністю та забороненою зоною, створюючи ефект деполяризації на межі розділу, що обмежує застосування матеріалів.
Дослідники з Інституту напівпровідників в Китайській академії наук на чолі з доктором Ло Джунвей у співпраці з професором Вей Сухуаєм з Нінгбо-Технологічного університету виявили аномальне походження ультра-високої діелектричної константи та ультра широкої смуги в ROCK Сольова структура оксиду берилію (RSBEO). Вони запропонували нову теорію, яка знижує силу атомної зв'язку шляхом розтягування атомних зв’язків, що призводить до пом'якшення оптичного фонона без індукції деполяризації. Пов'язане дослідження було опубліковано в Nature 31 жовтня під назвою "Пом'якшення оптичного фонона за рахунок зменшення міжатомної міцності на зв'язок без деполяризації".
Цей оптичний фазовий фазовий фазовий перехід, керований фазовим фазовим фазом, не покладається на сильні взаємодії кулонів, необхідні традиційними перехідними фазовими фазами, таким чином уникаючи ефекту деполяризації інтерфейсу. Дослідження пояснило "ефект зворотного розміру", в якому фероелектрична з’являється лише тоді, коли товщина HF 0. 8zr 0. 2O2 і Zro2, вирощені на субстраті Si/Sio2, зменшуються до {{8} } нм. У міру зменшення товщини цих плівок невідповідність решітки з субстратом викликає значну двоосьову деформацію, знижуючи міцність атомної зв'язку і пом'якшуючи поперечні оптичні (до) фононні режими. Це призводить до зменшення їх вібраційної частоти до нуля, індукуючи перехід сегнетоелектричної фази. Крім того, два ключові структурні фактори, співвідношення сторін та міжшарове відстань, передбачені теорією, можуть бути експериментально виміряні відповідно до спостережуваних значень.
Звичайні методи, такі як іонні відмінності, штам, допінг та спотворення решітки, також можуть розтягнути атомні зв’язки та зменшити силу атомного зв’язку. Цей прорив пропонує новий підхід для вирішення проблем у застосуванні діелектричних матеріалів та сегнелектричних матеріалів у інтегрованих контурних транзисторах. Він також забезпечує новий принцип для розробки ультра-щільності селіелектричних та фазових пристроїв пам'яті, сумісних з процесами CMOS.
Дослідження було підтримано Національним природним науковим фондом Китаю, Національним фондом молодих науковців, Національним проектом розвитку наукових інструментів, планом молодіжної команди в основних дослідженнях Китайської академії наук та Програми стратегічних пріоритетів (B -Клас) китайської академії наук.