Da sinistra a destra, gli studenti laureati Yutong Guo e Anindita Chakravarty lavorano nel laboratorio di Huamin Li, assistente professore di ingegneria elettrica. Credito:Douglas Levere, Università di Buffalo.
I ricercatori dell'Università di Buffalo stanno segnalando un nuovo, transistor bidimensionale fatto di grafene e il composto disolfuro di molibdeno che potrebbe aiutare a inaugurare una nuova era dell'informatica.
Come descritto in un documento accettato all'IEEE International Electron Devices Meeting 2020, che si svolgerà praticamente la prossima settimana, il transistor richiede metà della tensione dei semiconduttori attuali. Ha anche una densità di corrente maggiore di transistor simili in fase di sviluppo.
Questa capacità di operare con meno tensione e gestire più corrente è la chiave per soddisfare la domanda di nuovi dispositivi nanoelettronici assetati di energia, compresi i computer quantistici.
"Sono necessarie nuove tecnologie per estendere le prestazioni dei sistemi elettronici in termini di potenza, velocità, e densità. Questo transistor di nuova generazione può commutare rapidamente consumando basse quantità di energia, "dice l'autore principale del giornale, Huamin Li, dottorato di ricerca, assistente professore di ingegneria elettrica presso la UB School of Engineering and Applied Sciences (SEAS).
Il transistor è composto da un singolo strato di grafene e da un singolo strato di bisolfuro di molibdeno, o MoS2, che fa parte di un gruppo di composti noti come calcogenuri di metalli di transizione. Il grafene e MoS2 sono impilati insieme, e lo spessore complessivo del dispositivo è di circa 1 nanometro, per confronto, un foglio di carta è circa 100, 000 nanometri.
Un'illustrazione del transistor che mostra grafene (esagoni neri) e bisolfuro di molibdeno (struttura a strati blu e giallo) tra gli altri componenti. Credito:Università di Buffalo. Credito:Università di Buffalo
Mentre la maggior parte dei transistor richiede 60 millivolt per un decennio di cambiamento di corrente, questo nuovo dispositivo funziona a 29 millivolt.
È in grado di farlo perché le proprietà fisiche uniche del grafene mantengono gli elettroni "freddi" mentre vengono iniettati dal grafene nel canale MoS2. Questo processo è chiamato iniezione Dirac-source. Gli elettroni sono considerati "freddi" perché richiedono un ingresso di tensione molto inferiore e, così, ridotto consumo di energia per far funzionare il transistor.
Una caratteristica ancora più importante del transistor, Li dice, è la sua capacità di gestire una maggiore densità di corrente rispetto alle tradizionali tecnologie a transistor basate su materiali di canale 2-D o 3-D. Come descritto nello studio, il transistor può gestire 4 microampere per micrometro.
"Il transistor illustra l'enorme potenziale dei semiconduttori 2-D e la loro capacità di introdurre dispositivi nanoelettronici ad alta efficienza energetica. Ciò potrebbe in definitiva portare a progressi nella ricerca e nello sviluppo quantistico, e contribuire ad estendere la legge di Moore, ", afferma il co-autore Fei Yao, dottorato di ricerca, ricercatore presso il Dipartimento di Design e Innovazione dei Materiali, un programma congiunto di SEAS e College of Arts of Sciences di UB.
