De izquierda a derecha, los estudiantes de posgrado Yutong Guo y Anindita Chakravarty trabajan en el laboratorio de Huamin Li, profesor asistente de ingeniería eléctrica. Crédito:Douglas Levere, Universidad de Buffalo.
Los investigadores de la Universidad de Buffalo están informando Transistor bidimensional hecho de grafeno y el compuesto disulfuro de molibdeno que podría ayudar a marcar el comienzo de una nueva era de la informática.
Como se describe en un documento aceptado en la Reunión Internacional de Dispositivos Electrónicos IEEE 2020, que tendrá lugar prácticamente la semana que viene, el transistor requiere la mitad del voltaje de los semiconductores actuales. También tiene una densidad de corriente mayor que la de transistores similares en desarrollo.
Esta capacidad de operar con menos voltaje y manejar más corriente es clave para satisfacer la demanda de nuevos dispositivos nanoelectrónicos que consumen mucha energía. incluidas las computadoras cuánticas.
"Se necesitan nuevas tecnologías para ampliar el rendimiento de los sistemas electrónicos en términos de potencia, velocidad, y densidad. Este transistor de próxima generación puede cambiar rápidamente mientras consume pequeñas cantidades de energía, "dice el autor principal del artículo, Huamin Li, Doctor., profesor ayudante de ingeniería eléctrica en la Facultad de Ingeniería y Ciencias Aplicadas de la UB (SEAS).
El transistor está compuesto por una sola capa de grafeno y una sola capa de disulfuro de molibdeno, o MoS2, que forma parte de un grupo de compuestos conocidos como calcogenuros de metales de transición. El grafeno y el MoS2 se apilan juntos, y el grosor total del dispositivo es de aproximadamente 1 nanómetro. A modo de comparación, una hoja de papel es aproximadamente 100, 000 nanómetros.
Una ilustración del transistor que muestra grafeno (hexágonos negros) y disulfuro de molibdeno (estructura en capas azul y amarilla) entre otros componentes. Crédito:Universidad de Buffalo. Crédito:Universidad de Buffalo
Si bien la mayoría de los transistores requieren 60 milivoltios durante una década de cambio en la corriente, este nuevo dispositivo opera a 29 milivoltios.
Es capaz de hacer esto porque las propiedades físicas únicas del grafeno mantienen los electrones "fríos" cuando son inyectados desde el grafeno al canal MoS2. Este proceso se llama inyección de fuente de Dirac. Los electrones se consideran "fríos" porque requieren mucha menos entrada de voltaje y, por lo tanto, Reducción del consumo de energía para operar el transistor.
Una característica aún más importante del transistor, Li dice:es su capacidad para manejar una mayor densidad de corriente en comparación con las tecnologías de transistores convencionales basadas en materiales de canal 2-D o 3-D. Como se describe en el estudio, el transistor puede manejar 4 microamperios por micrómetro.
"El transistor ilustra el enorme potencial de los semiconductores 2-D y su capacidad para introducir dispositivos nanoelectrónicos energéticamente eficientes. Esto, en última instancia, podría conducir a avances en la investigación y el desarrollo cuánticos. y ayudar a extender la Ley de Moore, "dice el coautor principal Fei Yao, Doctor., profesor adjunto del Departamento de Diseño e Innovación de Materiales, un programa conjunto de SEAS y la Facultad de Artes en Ciencias de la UB.
