Une puce informatique traite et stocke des informations à l'aide de deux appareils différents. Si les ingénieurs pouvaient combiner ces appareils en un seul ou les mettre les uns à côté des autres, alors il y aurait plus d'espace sur une puce, le rendant plus rapide et plus puissant.

Les ingénieurs de l'Université Purdue ont mis au point un moyen par lequel les millions de minuscules commutateurs utilisés pour traiter les informations, appelés transistors, pourraient également stocker ces informations en un seul appareil.

La méthode, détaillé dans un article publié dans Nature Électronique , y parvient en résolvant un autre problème :combiner un transistor avec une technologie de mémoire plus performante que celle utilisée dans la plupart des ordinateurs, appelé RAM ferroélectrique.

Les chercheurs tentent depuis des décennies d'intégrer les deux, mais des problèmes surviennent à l'interface entre un matériau ferroélectrique et le silicium, le matériau semi-conducteur qui compose les transistors. Au lieu, La RAM ferroélectrique fonctionne comme une unité séparée sur puce, limitant son potentiel pour rendre l'informatique beaucoup plus efficace.

Une équipe dirigée par Peide Ye, le professeur Richard J. et Mary Jo Schwartz de génie électrique et informatique à Purdue, découvert comment surmonter la relation d'ennemi mortel entre le silicium et un matériau ferroélectrique.

"Nous avons utilisé un semi-conducteur qui a des propriétés ferroélectriques. De cette façon, deux matériaux deviennent un seul matériau, et vous n'avez pas à vous soucier des problèmes d'interface, " Tu as dit.

Le résultat est un transistor à effet de champ semi-conducteur ferroélectrique, construit de la même manière que les transistors actuellement utilisés sur les puces informatiques.

Le matériel, séléniure d'alpha-indium, a non seulement des propriétés ferroélectriques, mais aborde également la question d'un matériau ferroélectrique conventionnel agissant généralement comme un isolant plutôt que comme un semi-conducteur en raison d'une soi-disant "large bande interdite", " ce qui signifie que l'électricité ne peut pas passer et qu'aucun calcul ne se produit.

Le séléniure d'alpha-indium a une bande interdite beaucoup plus petite, permettant au matériau d'être un semi-conducteur sans perdre les propriétés ferroélectriques.

Mengwei Si, un chercheur postdoctoral Purdue en génie électrique et informatique, construit et testé le transistor, constatant que ses performances étaient comparables à celles des transistors ferroélectriques à effet de champ existants, et pourrait les dépasser avec plus d'optimisation. Sumeet Gupta, un professeur assistant Purdue en génie électrique et informatique, et Ph.D. le candidat Atanu Saha a apporté son soutien à la modélisation.

L'équipe de Si et Ye a également travaillé avec des chercheurs du Georgia Institute of Technology pour construire du séléniure d'alpha-indium dans un espace sur une puce, appelée jonction tunnel ferroélectrique, que les ingénieurs pourraient utiliser pour améliorer les capacités d'une puce. L'équipe présente ce travail le 9 décembre lors de la réunion 2019 IEEE International Electron Devices.

Autrefois, les chercheurs n'avaient pas été en mesure de construire une jonction tunnel ferroélectrique haute performance car sa large bande interdite rendait le matériau trop épais pour le passage du courant électrique. Étant donné que le séléniure d'alpha-indium a une bande interdite beaucoup plus petite, le matériau peut avoir une épaisseur de seulement 10 nanomètres, permettant à plus de courant de le traverser.

Plus de courant permet à une zone d'appareil de se réduire à plusieurs nanomètres, rendre les puces plus denses et économes en énergie, Vous avez dit. Un matériau plus mince, même jusqu'à une couche atomique épaisse, signifie également que les électrodes de chaque côté d'une jonction tunnel peuvent être beaucoup plus petites, ce qui serait utile pour construire des circuits qui imitent les réseaux dans le cerveau humain.