布朗大学的研究人员开发出一种制备超薄铋铁氧体薄膜的技术，即使在仅几个埃的厚度下，薄膜仍能保持其电学和磁学性质。这项发表于《自然·材料》的研究攻克了该领域一个经典难题，即所谓的“死层”效应。
铋铁氧体是一种多铁性材料：它的电学和磁学性质相互耦合，可以用相对较小的电压加以调控。实际上，材料每个晶胞的电极化方向可以翻转，从而编码二进制数据，而与之关联的磁状态又能把信息读出——这为超低功耗存储器和逻辑电路提供了一种颇具前景的组合。
问题恰恰出现在把材料减薄到芯片所需尺寸时。在极小的厚度下，原子结构会失去正常工作所需的形状和化学状态，内部电场也会压过电极化。这两种效应叠加，会使材料的铁电性和磁性同时消失。
由布朗大学工程学助理教授卢卡斯·卡雷塔领导的团队提出的解决方案结合了两种边界条件。铋铁氧体薄膜生长在钪酸镝衬底上，其更窄的晶体结构会压缩薄膜，有助于保持其原子排列；另一层金属层则吸收杂散电场，维持材料的电极化。
结果不仅保留了原有性质：这种层状结构使材料表现出交变磁体的行为，即介于铁磁体和反铁磁体之间的混合磁状态。卡雷塔表示，这结合了两者的优点——运行速度快、可在芯片上高密度集成，同时仍能提供足够强的电信号用于读出。
需要理性看待这一进展：该研究展示的是超薄薄膜中的材料行为，而不是一款成品 AI 处理器，也不是在完整系统中实测的节能效果。这一进展是把多铁性材料推向器件可用尺度的一步，接下来仍需把这些薄膜制成可靠的元器件，并与其他芯片部件集成。
图片来源：超薄铋铁氧体研究的示意图，发表于《自然·材料》（2026 年），经 Knowridge 转载。
来源: Brown University; Nature Materials; TechXplore
透明度说明：本文在人工智能的协助下编写，并交叉核对了上方列出的 X 公开帖文和网络来源。建议查阅原始来源以确认细节。
Muse
