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Des chercheurs résolvent le défi vieux de plusieurs décennies de construire un transistor fonctionnel intégré à une RAM ferroélectrique – Newstrotteur

Une puce informatique traite et stocke des informations à l'aide de deux appareils différents. Si les ingénieurs pouvaient combiner ces appareils en un seul ou les placer les uns à côté des autres, il y aurait plus d'espace sur une puce, ce qui la rendrait plus rapide et plus puissante.

Les ingénieurs de l'Université Purdue ont mis au point un moyen permettant aux millions de minuscules commutateurs utilisés pour traiter les informations – appelés transistors – de stocker ces informations en un seul appareil.

La méthode, détaillée dans un article publié dans Nature Electronics, accomplit cela en résolvant un autre problème: combiner un transistor avec une technologie de mémoire plus performante que celle utilisée dans la plupart des ordinateurs, appelée RAM ferroélectrique.

Les chercheurs tentent depuis des décennies d'intégrer les deux, mais des problèmes surviennent à l'interface entre un matériau ferroélectrique et le silicium, le matériau semi-conducteur qui compose les transistors. Au lieu de cela, la RAM ferroélectrique fonctionne comme une unité séparée sur puce, limitant son potentiel pour rendre l'informatique beaucoup plus efficace.

Une équipe dirigée par Peide Ye, le professeur Richard J. et Mary Jo Schwartz de génie électrique et informatique à Purdue, a découvert comment surmonter la relation ennemie mortelle entre le silicium et un matériau ferroélectrique.

"Nous avons utilisé un semi-conducteur qui a des propriétés ferroélectriques. De cette façon, deux matériaux deviennent un seul matériau, et vous n'avez pas à vous soucier des problèmes d'interface", a déclaré Ye.

Le résultat est un transistor à effet de champ semi-conducteur ferroélectrique, construit de la même manière que les transistors actuellement utilisés sur les puces informatiques.

Le matériau, le séléniure d'alpha indium, a non seulement des propriétés ferroélectriques, mais répond également à la question d'un matériau ferroélectrique conventionnel agissant généralement comme isolant plutôt que semi-conducteur en raison d'une soi-disant large «bande interdite», ce qui signifie que l'électricité ne peut pas passer à travers et aucune informatique ne se produit.

Le séléniure d'alpha-indium a une bande interdite beaucoup plus petite, ce qui permet au matériau d'être un semi-conducteur sans perdre les propriétés ferroélectriques.

Mengwei Si, chercheur postdoctoral Purdue en génie électrique et informatique, a construit et testé le transistor, trouvant que ses performances étaient comparables aux transistors à effet de champ ferroélectriques existants, et pourraient les dépasser avec plus d'optimisation. Sumeet Gupta, professeur adjoint Purdue de génie électrique et informatique, et Ph.D. le candidat Atanu Saha a fourni un support de modélisation.

L'équipe de Si et Ye a également travaillé avec des chercheurs du Georgia Institute of Technology pour construire du séléniure d'alpha-indium dans un espace sur une puce, appelé jonction tunnel tunnel ferroélectrique, que les ingénieurs pourraient utiliser pour améliorer les capacités d'une puce. L'équipe présente ce travail le 9 décembre lors de la réunion internationale des appareils électroniques IEEE 2019.

Dans le passé, les chercheurs n'avaient pas été en mesure de construire une jonction tunnel tunnel ferroélectrique haute performance car sa large bande interdite rendait le matériau trop épais pour que le courant électrique puisse le traverser. Étant donné que le séléniure d'alpha-indium a une bande interdite beaucoup plus petite, le matériau peut avoir une épaisseur de seulement 10 nanomètres, permettant à plus de courant de le traverser.

Plus de courant permet à une zone d'appareil de se réduire à plusieurs nanomètres, ce qui rend les puces plus denses et économes en énergie, a déclaré Ye. Un matériau plus mince – même jusqu'à une couche atomique épaisse – signifie également que les électrodes de chaque côté d'une jonction tunnel peuvent être beaucoup plus petites, ce qui serait utile pour construire des circuits qui imitent les réseaux dans le cerveau humain.

Cette recherche a été réalisée au Purdue Discovery Park Birck Nanotechnology Center et soutenue par la National Science Foundation, l'Air Force Office of Scientific Research, Semiconductor Research Corporation, Defense Advanced Research Projects Agency et le U.S.Office of Naval Research.

Source de l'histoire:

Matériaux fourni par Université Purdue. Original écrit par Kayla Wiles. Remarque: le contenu peut être modifié pour le style et la longueur.

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