Des ingénieurs développent un nouveau transistor à effet de champ bidimensionnel à faible consommation d’énergie

Une équipe d’ingénieurs électriciens et informaticiens de l’Institut de microsystèmes et de technologie de l’information de Shanghai, de l’Académie chinoise des sciences, en collaboration avec un collègue de l’Université de la ville de Hong Kong et un autre de l’Université Fudan, a développé un nouveau transistor à effet de champ (FET) bidimensionnel à faible consommation d’énergie qui pourrait permettre aux smartphones d’avoir besoin d’être rechargés moins souvent.

Dans leur article publié dans la revue NatureLe groupe décrit comment ils ont surmonté les problèmes de fuite de grille élevée et de faible rigidité diélectrique qui ont contrarié d’autres chercheurs cherchant à créer des puces informatiques plus petites et plus fines. Deux des membres de l’équipe (Ziao Tian et Zengfeng Di) ont publié un Research Briefing, résumant leurs travaux dans le même numéro de la revue.

Depuis plusieurs années, les ingénieurs informatiques recherchent de nouveaux matériaux qui permettront de miniaturiser davantage les transistors à effet de champ en silicium. Cela permettra d’ajouter davantage de fonctionnalités aux téléphones et autres appareils sans les rendre plus grands. C’est également une nécessité pour le développement d’appareils 5G qui seront dotés d’applications d’IA encore en développement.

Il faudra également réduire la taille des dispositifs utilisés dans les applications IoT. Les matériaux actuels commencent déjà à souffrir des effets de canal court. De nombreux acteurs du secteur voient dans les matériaux 2D l’avenir de ces dispositifs, car ils permettraient de réduire l’épaisseur à quelques atomes seulement.

Malheureusement, la plupart de ces efforts ont rencontré des problèmes d’interactions fluides entre les matériaux 2D et les autres pièces qui doivent s’y connecter. Plus récemment, certains chercheurs ont commencé à envisager des oxydes métalliques minces comme solution possible. Dans ce nouvel effort, l’équipe de recherche a utilisé de l’oxyde d’aluminium monocristallin de seulement 1,25 nm d’épaisseur.

Les chercheurs ont noté que chacun des FET qu’ils ont créés avait une grille en aluminium de seulement 100 µm de large et 250 nm de long. Pour assurer une isolation complète, ils ont laissé un espace entre les grilles. Pour créer leurs FET, ils ont utilisé des méthodes de transfert van der Waals standard pour aligner correctement les matériaux sur la plaquette sous-jacente avant de déplacer la pile en une seule étape. L’équipe décrit le produit résultant comme un FET 2D avec des interfaces diélectriques de haute qualité.

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