由国立材料研究所（NIMS）和东京理科大学组成的研究团队研发出了最快的电双层晶体管，该晶体管使用了高离子传导陶瓷薄膜和金刚石薄膜。这种晶体管可以用于开发高效能、高速边缘人工智能设备，适用于各种应用，包括未来事件预测和图像（包括人脸识别）、声音和气味的模式识别与判定。这项研究发表在2023年6月16日的《Materials Today Advances》杂志上。

电双层晶体管通过利用电解质和半导体之间界面形成的电双层的充放电引起的电阻变化来起到开关的作用。由于这种晶体管能够模拟人类大脑神经元的电响应（即作为神经形态晶体管工作），其在人工智能设备中的应用具有潜在的前景。

然而，现有的电双层晶体管在开关状态之间的切换速度较慢。典型的转换时间范围从几百微秒到10毫秒。因此，开发更快的电双层晶体管具有重要意义。

该研究团队通过使用脉冲激光在陶瓷（稳定氧化锆多孔薄膜）和金刚石薄膜之间形成一个电双层来制备电双层晶体管。

氧化锆薄膜能够吸附大量水分进入其纳米孔隙，并允许水中的氢离子快速通过，从而使电双层能够快速充放电。这种电双层效应使得晶体管能够非常快速地运行。

该团队通过对晶体管施加脉冲电压来实际测量晶体管的运行速度，并发现其比现有的电双层晶体管运行速度快8.5倍，创造了新的世界纪录。该团队还确认了该晶体管将输入波形精确地转换成许多不同的输出波形的能力，这是晶体管与神经形态人工智能设备兼容的先决条件。

该研究项目开发了一种能够快速充放电几纳米厚度的电双层的新型陶瓷薄膜技术。这是在创建实用、高速、高能效的人工智能辅助设备方面的重大成就。结合各种传感器（例如智能手表、监控摄像头和音频传感器），预计这些设备将在医疗、灾害预防、制造和安全等各个行业中提供有用的工具。