Dans l'industrie des semi-conducteurs, il existe actuellement une stratégie principale pour améliorer la vitesse et l'efficacité des appareils :réduire les dimensions des appareils afin d'installer plus de transistors sur une puce informatique, conformément à la loi de Moore. Cependant, le nombre de transistors sur une puce informatique ne peut pas augmenter de façon exponentielle pour toujours, et cela motive les chercheurs à rechercher d'autres moyens d'améliorer les technologies des semi-conducteurs.

Dans une nouvelle étude publiée dans Nanotechnologie , une équipe de chercheurs du SUNY-Polytechnic Institute d'Albany, New York, a suggéré que la combinaison de plusieurs fonctions dans un seul dispositif semi-conducteur peut améliorer la fonctionnalité du dispositif et réduire la complexité de fabrication, fournissant ainsi une alternative à la réduction des dimensions de l'appareil comme seule méthode pour améliorer la fonctionnalité.

Démontrer, les chercheurs ont conçu et fabriqué un dispositif reconfigurable qui peut se transformer en trois dispositifs semi-conducteurs fondamentaux :une diode p-n (qui fonctionne comme un redresseur, pour convertir le courant alternatif en courant continu), un MOSFET (pour la commutation), et un transistor à jonction bipolaire (ou BJT, pour l'amplification du courant).

"Nous sommes en mesure de démontrer les trois dispositifs semi-conducteurs les plus importants (diode p-n, MOSFET, et BJT) à l'aide d'un seul appareil reconfigurable, " Le co-auteur Ji Ung Lee du SUNY-Polytechnic Institute a déclaré Phys.org . « Bien que ces dispositifs puissent être fabriqués individuellement dans des installations de fabrication de semi-conducteurs modernes, nécessitant souvent des schémas d'intégration complexes s'ils doivent être combinés, nous pouvons former un seul appareil capable d'exécuter les fonctions des trois appareils."

Le dispositif multifonctionnel est composé de diséléniure de tungstène bidimensionnel (WSe 2 ), un semi-conducteur de dichalcogénure de métal de transition récemment découvert. Cette classe de matériaux est prometteuse pour les applications électroniques car la bande interdite est réglable en contrôlant l'épaisseur, et c'est une bande interdite directe sous forme d'une seule couche. La bande interdite est l'un des avantages des dichalcogénures de métaux de transition 2D par rapport au graphène, qui a une bande interdite nulle.

Afin d'intégrer plusieurs fonctions dans un seul appareil, les chercheurs ont développé une nouvelle technique de dopage. Depuis WSe 2 est un matériau si nouveau, jusqu'à présent, il y a eu un manque de techniques de dopage. Grâce au dopage, les chercheurs ont pu réaliser des propriétés telles que la conduction ambipolaire, qui est la capacité de conduire à la fois des électrons et des trous dans des conditions différentes. La technique de dopage signifie également que les trois fonctionnalités sont des dispositifs conducteurs de surface, qui offre un seul, manière simple d'évaluer leurs performances.

"Au lieu d'utiliser des techniques traditionnelles de fabrication de semi-conducteurs qui ne peuvent former que des dispositifs fixes, nous utilisons des portes pour doper, " Lee a déclaré. "Ces portes peuvent changer dynamiquement les porteurs (électrons ou trous) qui traversent le semi-conducteur. Cette capacité de changement permet à l'appareil reconfigurable d'effectuer plusieurs fonctions.

« En plus de mettre en œuvre ces dispositifs, le dispositif reconfigurable peut potentiellement mettre en œuvre certaines fonctions logiques de manière plus compacte et efficace. C'est parce que l'ajout de portes, comme nous l'avons fait, peut économiser de l'espace global et permettre une informatique plus efficace."

À l'avenir, les chercheurs prévoient d'approfondir leurs recherches sur les applications de ces appareils multifonctionnels.

"Nous espérons construire des circuits informatiques complexes avec moins d'éléments de dispositif que ceux utilisant le processus de fabrication de semi-conducteurs actuel, " Lee a déclaré. "Cela démontrera l'évolutivité de notre appareil pour l'ère post-CMOS."

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