(PhysOrg.com) -- Molybdeniet, een nieuw en veelbelovend materiaal, kan de fysieke grenzen van silicium overschrijden. EPFL-wetenschappers hebben dit bewezen door de eerste molybdeniet-microchip te maken, met kleinere en energiezuinigere transistoren.

Na de elektronische voordelen van molybdeniet te hebben onthuld, EPFL-onderzoekers hebben nu de volgende definitieve stap gezet. Het Laboratory of Nanoscale Electronics and Structures (LANES) heeft een chip gemaakt, of geïntegreerde schakeling, bevestigen dat molybdeniet de fysieke grenzen van silicium kan overtreffen in termen van miniaturisatie, elektriciteitsverbruik, en mechanische flexibiliteit.

“We hebben een eerste prototype gebouwd, het plaatsen van twee tot zes seriële transistors, en toonde aan dat elementaire binaire logische bewerkingen mogelijk waren, wat bewijst dat we een grotere chip kunnen maken, ” legt LANES-directeur Andras Kis uit, die onlangs twee artikelen over het onderwerp publiceerde in het wetenschappelijke tijdschrift ACS Nano .

begin 2011 het lab onthulde het potentieel van molybdeendisulfide (MoS2), een relatief overvloedige, natuurlijk voorkomend mineraal. Zijn structuur en halfgeleidende eigenschappen maken het een ideaal materiaal voor gebruik in transistors. Het kan dus rechtstreeks concurreren met silicium, het meest gebruikte onderdeel in de elektronica, en op verschillende punten wedijvert het ook met grafeen.

Drie atomen dik

“Het belangrijkste voordeel van MoS2 is dat we de grootte van transistors kunnen verkleinen, en dus om ze verder te verkleinen, ’ legt Kis uit. Het is tot nu toe niet mogelijk geweest om siliciumlagen van minder dan twee nanometer dik te maken, vanwege het risico op het initiëren van een chemische reactie die het oppervlak zou oxideren en de elektronische eigenschappen ervan zou aantasten. Molybdeniet, anderzijds, kan worden verwerkt in lagen van slechts drie atomen dik, waardoor het mogelijk is om chips te bouwen die minstens drie keer kleiner zijn. Op deze schaal, het materiaal is nog steeds zeer stabiel en de geleiding is eenvoudig te regelen.

Niet zo hebzuchtig

MoS2-transistoren zijn ook efficiënter. “Ze kunnen veel sneller worden in- en uitgeschakeld, en kan in een meer complete standby-modus worden gezet, ’ legt Kis uit.
Molybdeniet is vergelijkbaar met silicium wat betreft zijn vermogen om elektronische signalen te versterken, met een uitgangssignaal dat vier keer sterker is dan het inkomende signaal. Dit bewijst dat er “aanzienlijk potentieel is voor het maken van complexere chips, ' zegt Kis. “Met grafeen, bijvoorbeeld, deze amplitude is ongeveer 1. Onder deze drempel, de uitgangsspanning zou niet voldoende zijn om een ​​seconde te voeden, soortgelijke chip.”

Ingebouwde flexibiliteit

Molybdeniet heeft ook mechanische eigenschappen die het interessant maken als mogelijk materiaal voor gebruik in flexibele elektronica, zoals uiteindelijk in het ontwerp van flexibele vellen chips. Deze kunnen, bijvoorbeeld, worden gebruikt om computers te maken die kunnen worden opgerold of apparaten die op de huid kunnen worden bevestigd.