La réduction d#39échelle des appareils électroniques, tels que les transistors, a atteint un plateau, ce qui pose des défis pour la fabrication de semi-conducteurs. Cependant, une équipe de recherche dirigée par des scientifiques des matériaux de la Town College of Hong Kong (CityUHK) a récemment découvert une nouvelle stratégie permettant de développer une électronique hautement polyvalente et dotée de performances exceptionnelles, utilisant des transistors constitués de nanofils et de nanoflacons de dimensions mixtes. Cette innovation ouvre la voie à une conception simplifiée des circuits à puce, offrant polyvalence et faible dissipation de puissance dans l’électronique du futur.
Au cours des dernières décennies, alors que l’évolution continue des transistors et des circuits intégrés a commencé à atteindre des limites physiques et économiques, la fabrication de dispositifs semi-conducteurs de manière contrôlable et rentable est devenue un défi. Une mise à l#39échelle supplémentaire de la taille des transistors augmente les fuites de courant et donc la dissipation de puissance. Les réseaux de câblage complexes ont également un effect négatif sur la consommation électrique.
La logique multivaluée (MVL) est apparue comme une technologie prometteuse pour surmonter l’augmentation de la consommation d’énergie. Il transcende les limites des systèmes logiques binaires conventionnels en réduisant considérablement le nombre de composants de transistors et leurs interconnexions, permettant ainsi une densité d#39informations plus élevée et une dissipation de puissance moreover faible. Des initiatives importants ont été consacrés à la building de divers dispositifs logiques multivalués, notamment des transistors anti-ambipolaires (AAT).
Les dispositifs anti-ambipolaires sont une classe de transistors dans lesquels les porteurs de demand positifs (trous) et négatifs (électrons) peuvent tous deux être transportés simultanément dans le canal semi-conducteur. Cependant, les dispositifs existants basés sur l#39AAT utilisent principalement des matériaux 2D ou organiques, qui sont instables pour l#39intégration de dispositifs semi-conducteurs à grande échelle. De plus, leurs caractéristiques de fréquence et leur efficacité énergétique ont rarement été explorées.
Pour remédier à ces constraints, une équipe de recherche dirigée par le professeur Johnny Ho, vice-président associé (Entreprise) et chef associé du département de science et d#39ingénierie des matériaux de CityUHK, s#39est lancée dans des recherches visant à développer des circuits basés sur des dispositifs anti-ambipolaires avec des informations as well as élevées. densité et moins d’interconnexions, et explorez leurs caractéristiques de fréquence.
L’équipe a créé une procedure avancée de dépôt chimique en phase vapeur pour créer un nouvel hétéro-transistor à proportions mixtes, qui merge les propriétés uniques de nanofils GaAsSb de haute qualité et de nanoflacons de MoS2.
Les nouveaux transistors anti-ambipolaires avaient des performances exceptionnelles. En raison des fortes propriétés de couplage interfacial et d#39alignement de construction de bande de la jonction GaAsSb / MoS2 à dimensions mixtes, l#39hétéro-transistor présente des caractéristiques de transfert anti-ambipolaire importantes avec l#39inversion de la transconductance.
L#39inversion de la transconductance double la fréquence en réponse au sign du circuit analogique d#39entrée, réduisant considérablement le nombre de dispositifs requis par rapport au multiplicateur de fréquence conventionnel de la technologie CMOS.
« Nos transistors anti-ambipolaires à dimensions mixtes peuvent mettre en œuvre simultanément des circuits logiques à valeurs multiples et des multiplicateurs de fréquence, ce qui en fait le premier du genre dans le domaine des programs de transistors anti-ambipolaires », a déclaré le professeur Ho.
Les caractéristiques logiques à valeurs multiples simplifient les réseaux de câblage complexes et réduisent la dissipation de puissance des puces. La réduction de la dimensionnalité du dispositif, ainsi que la région de jonction réduite, rendent le dispositif rapide et économe en énergie, ce qui donne lieu à des circuits numériques et analogiques hautes performances.
« Nos résultats montrent que les dispositifs anti-ambipolaires à proportions mixtes permettent la conception de circuits à puce avec une densité de stockage d#39informations et une capacité de traitement d#39informations élevées », a déclaré le professeur Ho. « Jusqu#39à présent, la plupart des chercheurs de l#39industrie des semi-conducteurs se sont concentrés sur la miniaturisation des dispositifs pour maintenir la loi de Moore. Mais l#39avènement du dispositif anti-ambipolaire montre la supériorité relative de la technologie existante basée sur la logique binaire. La technologie développée dans cette recherche représente un grand pas vers les circuits intégrés multifonctionnels et les technologies de télécommunications de nouvelle génération.
La recherche ouvre également la possibilité de simplifier davantage les conceptions de circuits intégrés complexes pour améliorer les performances.
La fonction d#39inversion de transconductance du dispositif anti-ambipolaire à proportions mixtes a montré la possibilité d#39purposes polyvalentes dans le traitement des signaux numériques et analogiques, notamment les inverseurs logiques ternaires, l#39optoélectronique avancée et les circuits de doublement de fréquence. « La nouvelle structure du dispositif annonce le potentiel d#39une révolution technologique dans le futur de l#39électronique polyvalente », a ajouté le professeur Ho.
