计算机芯片使用两种不同的设备处理和存储信息。如果工程师们能把这些设备组合成一个，或者把它们放在一起，那么芯片上就会有更多的空间，从而使芯片速度更快、功能更强大。

普渡大学(Purdue University)的工程师们已经开发出一种方法，让数以百万计的用来处理信息的微小开关——晶体管——也可以作为一个设备来存储信息。

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，它解决了另一个问题:将晶体管与性能比大多数计算机更高的存储技术——铁电存储器(ferroelectric RAM)结合起来。

几十年来，研究人员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。

由理查德·j·佩德·叶(Richard J.)和玛丽·乔·施瓦茨(Mary Jo Schwartz)领导的普渡大学电气与计算机工程教授团队发现了如何克服硅与铁电材料之间的死敌关系。

“我们使用了一种具有铁电性质的半导体。通过这种方式，两种材料成为一种材料，你不必担心界面问题。”

其结果是一种所谓的铁电半导体场效应晶体管，其结构与目前电脑芯片上使用的晶体管相同。

这种材料，硒化铟，不仅具有铁电性质，而且解决了传统铁电材料通常作为绝缘体而不是半导体的问题，这是由于所谓的宽“带隙”，这意味着电不能通过，也没有计算发生。

硒化铟有一个小得多的带隙，使材料成为半导体而不失去铁电性质成为可能。

普渡大学电子与计算机工程博士后司孟伟(Mengwei Si)建造并测试了这种晶体管，发现它的性能与现有的铁电场效应晶体管相当，并可以通过进一步优化超越它们。普渡大学电气与计算机工程助理教授苏米特·古普塔(Sumeet Gupta)和博士生阿塔努·萨哈(Atanu Saha)提供了建模支持。

Si和Ye的团队还与乔治亚理工学院的研究人员合作，将硒化铟构建到一个被称为铁电隧道结的芯片空间中，工程师可以利用这个空间来增强芯片的能力。该团队将于12月9日在2019年IEEE国际电子器件会议上展示这项工作。

在过去，研究人员无法建立一个高性能的铁电隧道结，因为它的宽频带间隙使材料太厚，电流无法通过。由于硒化铟有一个小得多的带隙，材料只有10纳米厚，允许更多的电流通过它。

叶说，更大的电流允许设备面积缩小到几个纳米，使芯片更致密，更节能。更薄的材料——甚至到原子层的厚度——也意味着隧道结两边的电极可以更小，这将有助于构建模拟人脑网络的电路。