Gli smartphone contengono miliardi di minuscoli interruttori chiamati transistor che ci consentono di svolgere una miriade di attività oltre a effettuare chiamate:inviare messaggi, navigare nei quartieri, scattare selfie e cercare nomi su Google. Questi interruttori coinvolgono un canale elettricamente conduttore la cui conduttività può essere modificata da un terminale di gate, che è separato dal canale da un film dielettrico spesso solo 5-6 atomi.

I transistor sono stati miniaturizzati negli ultimi 50 anni in base alla legge di Moore, un'osservazione che il numero di transistor su un chip può raddoppiare all'incirca ogni 18 mesi mentre il costo si dimezza. Ma ora abbiamo raggiunto il punto in cui i transistor non possono continuare a essere ridimensionati ulteriormente.

Nel diario Lettere di fisica applicata , i ricercatori esaminano i transistor ad effetto di campo a capacità negativa (NC-FET), un nuovo concetto di dispositivo che suggerisce che i transistor tradizionali possono essere resi molto più efficienti semplicemente aggiungendo un sottile strato di materiale ferroelettrico. Se funziona, lo stesso chip potrebbe calcolare molto di più, tuttavia richiedono una ricarica meno frequente della batteria.

La fisica della tecnologia viene valutata in tutto il mondo e, nel loro articolo, i ricercatori riassumono il lavoro all'avanguardia con i FET NC e la necessità di un'interpretazione autoconsistente e coerente di una varietà di esperimenti riportati in letteratura.

"I FET NC sono stati originariamente proposti dal mio collega professore Supriyo Datta e dal suo studente laureato Sayeef Salahuddin, che ora è professore all'Università della California, Berkeley, " disse Muhammad Ashraful Alam, professore di ingegneria elettrica e informatica alla Purdue University.

Dal principio, Alam ha trovato intrigante il concetto di NC-FET, non solo perché affronta un problema urgente di trovare un nuovo interruttore elettronico per l'industria dei semiconduttori, ma anche perché funge da struttura concettuale per un'ampia classe di dispositivi a transizione di fase denominati collettivamente "interruttori Landau".

"Più recentemente, quando il mio collega e co-autore professore Peide Ye ha iniziato a dimostrare sperimentalmente questi transistor, è stata un'opportunità per lavorare con lui per esplorare le caratteristiche profondamente intriganti di questa tecnologia del dispositivo, " ha detto Alam. "Il nostro articolo riassume la nostra prospettiva 'teorico-sperimentalista' riguardo all'argomento".

Nonostante siano stati pubblicati centinaia di articoli sull'argomento, secondo i ricercatori, la validità dell'NC quasi statico e i limiti di affidabilità in frequenza dell'NC-FET sono ancora oggetto di accesi dibattiti.

Se dimostrato in modo conclusivo e integrato nei moderni circuiti integrati, l'impatto dei transistor NC-FET sarà trasformativo. "Dato il potenziale, è necessaria un'analisi sistematica del concetto di dispositivo, " ha detto Ye. "Abbiamo scoperto che i dati di vari gruppi hanno un'ampia dispersione e i ricercatori stanno utilizzando tecniche molto diverse per caratterizzare i loro dispositivi. Ciò richiede un'analisi integrata e completa del set di dati esistente".

I ricercatori sperano che il loro lavoro riunirà la comunità per suggerire modi per compiere progressi coordinati verso la realizzazione di questa tecnologia promettente.