De gauche à droite, les étudiants diplômés Yutong Guo et Anindita Chakravarty travaillent dans le laboratoire de Huamin Li, professeur assistant en génie électrique. Crédit :Douglas Levere, Université de Buffalo.
Des chercheurs de l'Université de Buffalo signalent une nouvelle, transistor bidimensionnel fait de graphène et du composé disulfure de molybdène qui pourrait aider à inaugurer une nouvelle ère de l'informatique.
Comme décrit dans un article accepté lors de la réunion internationale IEEE 2020 sur les dispositifs électroniques, qui a lieu pratiquement la semaine prochaine, le transistor nécessite la moitié de la tension des semi-conducteurs actuels. Il a également une densité de courant supérieure à celle des transistors similaires en cours de développement.
Cette capacité à fonctionner avec moins de tension et à gérer plus de courant est essentielle pour répondre à la demande de nouveaux dispositifs nanoélectroniques énergivores, y compris les ordinateurs quantiques.
« De nouvelles technologies sont nécessaires pour étendre les performances des systèmes électroniques en termes de puissance, la vitesse, et densité. Ce transistor de nouvelle génération peut commuter rapidement tout en consommant peu d'énergie, " dit l'auteur principal de l'article, Huamin Li, Doctorat., professeur adjoint de génie électrique à l'UB School of Engineering and Applied Sciences (SEAS).
Le transistor est composé d'une seule couche de graphène et d'une seule couche de bisulfure de molybdène, ou MoS2, qui fait partie d'un groupe de composés connus sous le nom de chalcogénures de métaux de transition. Le graphène et le MoS2 sont empilés ensemble, et l'épaisseur totale de l'appareil est d'environ 1 nanomètre - à titre de comparaison, une feuille de papier vaut environ 100, 000 nanomètres.
Une illustration du transistor montrant du graphène (hexagones noirs) et du bisulfure de molybdène (structure en couches bleue et jaune) parmi d'autres composants. Crédit :Université de Buffalo. Crédit :Université de Buffalo
Alors que la plupart des transistors nécessitent 60 millivolts pour une décennie de changement de courant, ce nouvel appareil fonctionne à 29 millivolts.
Il est capable de le faire parce que les propriétés physiques uniques du graphène gardent les électrons "froids" lorsqu'ils sont injectés du graphène dans le canal MoS2. Ce processus est appelé injection de source Dirac. Les électrons sont considérés comme "froids" car ils nécessitent beaucoup moins de tension d'entrée et, Donc, consommation d'énergie réduite pour faire fonctionner le transistor.
Une caractéristique encore plus importante du transistor, Li dit, est sa capacité à gérer une plus grande densité de courant par rapport aux technologies de transistors conventionnelles basées sur des matériaux de canal 2D ou 3D. Comme décrit dans l'étude, le transistor peut gérer 4 microampères par micromètre.
"Le transistor illustre l'énorme potentiel des semi-conducteurs 2-D et leur capacité à inaugurer des dispositifs nanoélectroniques économes en énergie. Cela pourrait finalement conduire à des avancées dans la recherche et le développement quantiques, et aider à étendre la loi de Moore, " déclare le co-auteur principal Fei Yao, Doctorat., professeur adjoint au Département de conception et innovation des matériaux, un programme conjoint de SEAS et du College of Arts of Sciences de l'UB.
