Atomin ohut transistori puolittaa muutosjännitteen

Buffalon yliopiston tutkijat raportoivat uudesta grafeenista ja molybdeenidisulfidiyhdisteestä valmistetusta transistorista, joka voisi auttaa aloittamaan uuden aikakauden laskennassa.

Uudenlainen transistori vaatii toimiakseen vain puolet nykyisten puolijohteiden ominaismuutosjännitteestä. Sen virtatiheys on myös suurempi kuin vastaavilla kehitteillä olevilla transistoreilla.

Tämä kyky ohjautua pienemmällä jännitteellä ja käsitellä enemmän virtaa on avain uusien suorituskykyä vaativien nanoelektroniikkalaitteiden, mukaan lukien kvanttitietokoneiden, kysynnän tyydyttämiseen.

"Uusia tekniikoita tarvitaan sähköisten järjestelmien suorituskyvyn parantamiseksi tehon, nopeuden ja tiheyden suhteen. Tämä seuraavan sukupolven transistori voi nopeasti vaihtokytkeä kuluttaen siihen vähän energiaa", kertoo johtava kirjoittaja, Huamin Li, UB:n insinööritieteiden korkeakoulusta (SEAS).

Transistorin aktiiviosat koostuvat yhdestä grafeenikerroksesta ja yhdestä molybdeenidisulfidikerroksesta (MoS2), joka on osa siirtymämetallikalkogenideina tunnettujen yhdisteiden ryhmää. Transisorirakenteen kokonaispaksuus on noin 1 nanometri.

Kun useimmat transistorit vaativat 60 millivolttia dekadin muutokseen virrassa, tämä uusi laite operoi 29 millivoltin muutoksella. Se pystyy tekemään tämän, koska grafeenin ainutlaatuiset fysikaaliset ominaisuudet pitävät elektronit "kylminä", kun niitä injektoidaan grafeenista MoS2-kanavaan. Tätä prosessia kutsutaan Dirac-lähde-injektioksi. Elektroneja pidetään "kylminä", koska ne tarvitsevat silloin paljon vähemmän jänniteohjausta ja siten pienempää virrankulutusta transistorin operointiin.

Vielä tärkeämpi transistorin ominaisuus, Li sanoo, on sen kyky käsitellä suurempaa virrantiheyttä verrattuna perinteisiin 2D- tai 3D-kanavamateriaaleihin perustuviin transistoritekniikoihin. Virtaa transistori pystyy käsittelemään 4 mikroampeeria mikrometriä kohti.

"Transistori havainnollistaa valtavia potentiaalisia 2D-puolijohteita ja niiden kykyä tuoda esiin energiatehokkaita nanoelektroniikkalaitteita. Tämä voi viime kädessä johtaa kvanttitutkimuksen ja -kehityksen edistymiseen ja auttaa laajentamaan Mooren lakia", kertoo PhD Fei Yao.

Aiheesta aiemmin:

Pientä ja suurta transistoritekniikkaa

Erittäin ohuita transistoreita

Grafeeni lähemmäksi transistorisovelluksia