Un chip di computer elabora e memorizza le informazioni utilizzando due dispositivi diversi. Se gli ingegneri potessero combinare questi dispositivi in ​​uno o metterli uno accanto all'altro, allora ci sarebbe più spazio su un chip, rendendolo più veloce e più potente.

Gli ingegneri della Purdue University hanno sviluppato un modo in cui i milioni di minuscoli interruttori utilizzati per elaborare le informazioni, chiamati transistor, potrebbero anche archiviare tali informazioni come un unico dispositivo.

Il metodo, dettagliato in un articolo pubblicato in Elettronica della natura , realizza questo risolvendo un altro problema:combinando un transistor con una tecnologia di memoria più performante rispetto a quella utilizzata nella maggior parte dei computer, chiamata RAM ferroelettrica.

I ricercatori hanno cercato per decenni di integrare i due, ma i problemi si verificano all'interfaccia tra un materiale ferroelettrico e il silicio, il materiale semiconduttore che costituisce i transistor. Anziché, RAM ferroelettrica funziona come un'unità separata su chip, limitando il suo potenziale per rendere l'elaborazione molto più efficiente.

Una squadra guidata da Peide Ye, il professore Richard J. e Mary Jo Schwartz di ingegneria elettrica e informatica a Purdue, scoperto come superare il rapporto nemico mortale tra silicio e un materiale ferroelettrico.

"Abbiamo usato un semiconduttore che ha proprietà ferroelettriche. In questo modo due materiali diventano un unico materiale, e non devi preoccuparti dei problemi di interfaccia, "Hai detto.

Il risultato è un cosiddetto transistor ad effetto di campo a semiconduttore ferroelettrico, costruito allo stesso modo dei transistor attualmente utilizzati sui chip dei computer.

Il materiale, seleniuro di alfa indio, non solo ha proprietà ferroelettriche, ma affronta anche il problema di un materiale ferroelettrico convenzionale che solitamente agisce da isolante piuttosto che da semiconduttore a causa di un cosiddetto ampio "band gap", " il che significa che l'elettricità non può passare e non avviene alcun calcolo.

Il seleniuro di alfa indio ha una banda proibita molto più piccola, rendendo possibile che il materiale sia un semiconduttore senza perdere le proprietà ferroelettriche.

Mengwei Si, un ricercatore post-dottorato Purdue in ingegneria elettrica e informatica, costruito e testato il transistor, trovando che le sue prestazioni erano paragonabili ai transistor ferroelettrici ad effetto di campo esistenti, e potrebbe superarli con una maggiore ottimizzazione. Sumeet Gupta, un assistente professore della Purdue di ingegneria elettrica e informatica, e dottorato di ricerca il candidato Atanu Saha ha fornito supporto per la modellazione.

Il team di Si e Ye ha anche lavorato con i ricercatori del Georgia Institute of Technology per costruire il seleniuro di alfa indio in uno spazio su un chip, chiamata giunzione tunnel ferroelettrica, che gli ingegneri potrebbero utilizzare per migliorare le capacità di un chip. Il team presenta questo lavoro il 9 dicembre all'IEEE International Electron Devices Meeting 2019.

Nel passato, i ricercatori non erano stati in grado di costruire una giunzione tunnel ferroelettrica ad alte prestazioni perché il suo ampio gap di banda rendeva il materiale troppo spesso per il passaggio della corrente elettrica. Poiché il seleniuro di alfa-indio ha una banda proibita molto più piccola, il materiale può avere uno spessore di soli 10 nanometri, permettendo a più corrente di fluire attraverso di essa.

Più corrente consente a un'area del dispositivo di ridimensionarsi a diversi nanometri, rendendo i chip più densi ed efficienti dal punto di vista energetico, Hai detto. Un materiale più sottile, anche fino a uno strato atomico spesso, significa anche che gli elettrodi su entrambi i lati di una giunzione tunnel possono essere molto più piccoli, che sarebbe utile per costruire circuiti che imitano le reti nel cervello umano.