Les smartphones contiennent des milliards de minuscules commutateurs appelés transistors qui nous permettent de nous occuper d'une myriade de tâches au-delà des appels :envoyer des SMS, parcourir les quartiers, prendre des selfies et rechercher des noms sur Google. Ces interrupteurs font intervenir un canal électriquement conducteur dont la conductivité peut être modifiée par une borne de grille, qui est séparé du canal par un film diélectrique d'à peine 5 à 6 atomes d'épaisseur.

Les transistors ont été miniaturisés au cours des 50 dernières années sur la base de la loi de Moore, une observation que le nombre de transistors sur une puce peut doubler environ tous les 18 mois alors que le coût est réduit de moitié. Mais nous avons maintenant atteint le point où les transistors ne peuvent plus continuer à être mis à l'échelle.

Dans la revue Lettres de physique appliquée , les chercheurs examinent les transistors à effet de champ à capacité négative (NC-FET), un nouveau concept de dispositif qui suggère que les transistors traditionnels peuvent être rendus beaucoup plus efficaces en ajoutant simplement une fine couche de matériau ferroélectrique. Si ça marche, la même puce pourrait en calculer bien plus, mais nécessite une charge moins fréquente de sa batterie.

La physique de la technologie est évaluée dans le monde entier et, dans leur article, les chercheurs résument les travaux de pointe avec les FET NC et le besoin d'une interprétation auto-cohérente et cohérente d'une variété d'expériences rapportées dans la littérature.

"Les FET NC ont été initialement proposés par mon collègue professeur Supriyo Datta et son étudiant diplômé Sayeef Salahuddin, qui est maintenant professeur à l'Université de Californie, Berkeley, " a dit Muhammad Ashraful Alam, professeur de génie électrique et informatique à l'Université Purdue.

Depuis le tout début, Alam a trouvé le concept des NC-FET intrigant, non seulement parce qu'il résout un problème urgent de trouver un nouveau commutateur électronique pour l'industrie des semi-conducteurs, mais aussi parce qu'il sert de cadre conceptuel pour une large classe de dispositifs à transition de phase appelés collectivement « commutateurs de Landau ».

"Plus récemment, lorsque mon collègue et co-auteur, le professeur Peide Ye, a commencé à faire la démonstration expérimentale de ces transistors, c'était l'occasion de travailler avec lui pour explorer les caractéristiques profondément intrigantes de cette technologie d'appareil, " Alam a déclaré. "Notre article résume notre point de vue 'théoricien-expérimentateur' concernant le sujet."

Bien que des centaines d'articles aient été publiés sur le sujet, selon les chercheurs, la validité du NC quasi-statique et les limites de fiabilité de fréquence du NC-FET font encore l'objet de vifs débats.

S'il est démontré de manière concluante et intégré dans les circuits intégrés modernes, l'impact des transistors NC-FET sera transformateur. "Compte tenu du potentiel, une analyse systématique du concept de dispositif est nécessaire, " a déclaré Ye. "Nous avons constaté que les données de divers groupes sont très dispersées et que les chercheurs utilisent des techniques très différentes pour caractériser leurs appareils. Cela nécessite une analyse intégrée et complète de l'ensemble de données existant."

Les chercheurs espèrent que leurs travaux rassembleront la communauté pour suggérer des moyens de faire des progrès coordonnés vers la réalisation de cette technologie prometteuse.