Onderzoekers van de Universiteit van Buffalo melden een nieuwe, tweedimensionale transistor gemaakt van grafeen en de verbinding molybdeendisulfide die zou kunnen helpen een nieuw computertijdperk in te luiden.

Zoals beschreven in een document dat is aanvaard op de IEEE International Electron Devices Meeting 2020, die vrijwel volgende week plaatsvindt, de transistor vereist de helft van de spanning van huidige halfgeleiders. Het heeft ook een stroomdichtheid die groter is dan vergelijkbare transistors die in ontwikkeling zijn.

Dit vermogen om met minder spanning te werken en meer stroom te verwerken, is essentieel om te voldoen aan de vraag naar nieuwe energieverslindende nano-elektronische apparaten, inclusief kwantumcomputers.

"Er zijn nieuwe technologieën nodig om de prestaties van elektronische systemen op het gebied van vermogen, snelheid, en dichtheid. Deze transistor van de volgende generatie kan snel schakelen terwijl hij weinig energie verbruikt, " zegt de hoofdauteur van de krant, Huamin Li, doctoraat, universitair docent elektrotechniek aan de UB School of Engineering and Applied Sciences (SEAS).

De transistor bestaat uit een enkele laag grafeen en een enkele laag molybdeendisulfide, of MoS2, dat deel uitmaakt van een groep verbindingen die bekend staat als overgangsmetalen chalcogeniden. Het grafeen en MoS2 zijn op elkaar gestapeld, en de totale dikte van het apparaat is ongeveer 1 nanometer - ter vergelijking:een vel papier is ongeveer 100, 000 nanometer.

Terwijl de meeste transistors 60 millivolt nodig hebben voor een decennium van stroomverandering, dit nieuwe apparaat werkt op 29 millivolt.

Het is in staat om dit te doen omdat de unieke fysieke eigenschappen van grafeen elektronen "koud" houden wanneer ze vanuit het grafeen in het MoS2-kanaal worden geïnjecteerd. Dit proces wordt Dirac-broninjectie genoemd. De elektronen worden als "koud" beschouwd omdat ze veel minder spanningsinvoer nodig hebben en, dus, verminderd stroomverbruik om de transistor te laten werken.

Een nog belangrijker kenmerk van de transistor, Li zegt, is het vermogen om een ​​grotere stroomdichtheid aan te kunnen in vergelijking met conventionele transistortechnologieën op basis van 2D- of 3D-kanaalmaterialen. Zoals beschreven in de studie, de transistor kan 4 microampère per micrometer aan.

"De transistor illustreert het enorme potentieel van 2D-halfgeleiders en hun vermogen om energie-efficiënte nano-elektronische apparaten in te luiden. Dit zou uiteindelijk kunnen leiden tot vooruitgang in kwantumonderzoek en -ontwikkeling, en helpen de wet van Moore uit te breiden, ", zegt mede-hoofdauteur Fei Yao, doctoraat, universitair docent bij de afdeling Materials Design and Innovation, een gezamenlijk programma van SEAS en UB's College of Arts of Sciences.