中国粉体网讯  1892年，人们便发现了斜方晶锆石形式的单斜晶型氧化锆，但由于其性质了解甚少，氧化锆很长一段时间都没有进入应用领域。直到上世纪二十年代，人们才发现氧化锆材料具有出色的高温稳定性，并将其应用于耐火材料领域。

随着对氧化锆的认识不断深入，应用性能开发不断拓展，其应用领域变得越来越广泛，如氧化锆材料具有许多优良的性能，氧化锆已经逐渐发展为一种多用途的高性能新材料。例如凭借高硬度、高熔点、高介电常数等物理性能以及出色的化学和热稳定性，因此被广泛应用于结构陶瓷、功能陶瓷、核技术以及生物医学等领域，形成如切削及抛光工具、氧传感器、固体氧化物燃料电池、高温加热元件、义齿等诸多新材料。

氧化锆的功能这么多，但你是否会想到氧化锆会和计算机联系在一起？

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我们都知道，随着集成技术的不断突破，计算机可能会变得越来越小、功能越来越强，但它们仍需要大量的能源来运行。于当地时间4月6日在线发表在《自然》上的一项研究中，加州大学伯克利分校的工程师们描述了在晶体管--构成计算机构件的微小电子开关--的设计中的一项重大突破，它可以在不牺牲速度、尺寸或性能的情况下大大降低其能源消耗。该元件被称为闸极氧化层，其在晶体管的开关中起着关键作用。

据悉，这种效率的提高是通过一种叫做负电容的效应实现的，它有助于减少在材料中储存电荷所需的电压。负电容可以通过减少实现特定电荷所需的电压量来提高栅极氧化物的性能。但这种效果不能在任何材料中实现。创造负电容需要仔细操纵一种叫做铁电性的材料特性，当一种材料表现出自发的电场时就会出现这种情况。以前，这种效果只在被称为过氧化物的铁电材料中实现，而过氧化物的晶体结构跟硅不兼容。

关键在于，在这项研究中，研究小组通过将氧化铪和氧化锆结合在一个被称为超晶格的工程晶体结构中也可以实现负电容，并且还能让铁电性和反铁电性同时存在。

为了测试氧化锆超晶格结构的性能表现，该团队制作了短通道晶体管并测试了它们的能力。跟现有的晶体管相比，这些晶体管需要的电压将减少约30%，以此同时还能保持半导体行业的基准且不损失可靠性。

参考来源：cnBeta、集微网

（中国粉体网编辑整理/山川）

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