Transistors gemaakt van ultradunne 2D-materialen zetten een stap voorwaarts

tweedimensionale materialen kunnen worden gebruikt om kleinere, hoogwaardige transistors te maken die traditioneel van silicium zijn gemaakt, volgens Saptarshi Das, assistent-professor in technische wetenschappen en mechanica (ESM) aan Penn State’s College of Engineering.

Das en zijn medewerkers rapporteren in Nature Communications op tests om de technologische levensvatbaarheid van transistors gemaakt van 2-D materialen te bepalen. Transistors zijn kleine digitale schakelaars die worden aangetroffen in mobiele telefoons, computercircuits, slimme horloges en dergelijke.

“We leven in een digitale en verbonden wereld die wordt aangedreven door data,” zei Das. “Big data vereist meer opslag- en verwerkingskracht. Als je meer data wilt opslaan of verwerken, moet je steeds meer transistors gebruiken.”

Met andere woorden, naarmate de moderne technologie steeds compacter wordt, geldt dat ook voor transistors, die worden beschouwd als de bouwstenen van computerverwerking.

Silicium, een 3D-materiaal dat al zes decennia wordt gebruikt om transistors te vervaardigen, kan volgens Das niet kleiner worden geproduceerd, waardoor het gebruik ervan in transistors steeds uitdagender wordt.

“Het is moeilijk om siliciumtransistors te vervaardigen die maar een paar atomen dik zijn”, zei Das.

Eerdere onderzoeken hebben uitgewezen dat de 2-D-materialen, als alternatief, 10 keer dunner kunnen worden vervaardigd dan de siliciumtechnologie die momenteel in de praktijk wordt toegepast.

In de huidige studie kweekten onderzoekers monolaag molybdeendisulfide en wolfraamdisulfide met behulp van een metaalorganische chemische dampafzettingstechniek verkregen van het 2-D Crystal Consortium NSF Materials Innovation Platform (2DCC-MIP) in Penn State.

Om te begrijpen hoe de nieuwe 2-D transistors presteren, analyseerden de onderzoekers statistische metingen zoals te zien in relatie tot drempelspanning, subdrempelhelling, verhouding van maximale tot minimale stroom, mobiliteit van veldeffectdragers, contactweerstand, aandrijfstroom en snelheid van de verzadiging van de drager. .

De tests bevestigden de levensvatbaarheid van de nieuwe transistors, wat bewijst dat de technologie nu door kan gaan naar productie en ontwikkeling, aldus Das.

“Deze nieuwe transistors kunnen helpen om de volgende generatie computers sneller, energiezuiniger en beter bestand te maken tegen meer gegevensverwerking en -opslag”, zei Das.