Un chip de computadora procesa y almacena información usando dos dispositivos diferentes. Si los ingenieros pudieran combinar estos dispositivos en uno o ponerlos uno al lado del otro, entonces habría más espacio en un chip, haciéndolo más rápido y más poderoso.

Los ingenieros de la Universidad de Purdue han desarrollado una forma en que los millones de pequeños interruptores que se utilizan para procesar información, llamados transistores, también podrían almacenar esa información como un solo dispositivo.

El método, detallado en un artículo publicado en Electrónica de la naturaleza , logra esto resolviendo otro problema:combinar un transistor con tecnología de memoria de mayor rendimiento que la que se usa en la mayoría de las computadoras, llamada RAM ferroeléctrica.

Los investigadores han intentado durante décadas integrar los dos, pero ocurren problemas en la interfaz entre un material ferroeléctrico y el silicio, el material semiconductor que forma los transistores. En lugar de, La RAM ferroeléctrica funciona como una unidad separada en el chip, limitando su potencial para hacer que la informática sea mucho más eficiente.

Un equipo dirigido por Peide Ye, el profesor Richard J. y Mary Jo Schwartz de Ingeniería Eléctrica e Informática en Purdue, descubrió cómo superar la relación de enemigo mortal entre el silicio y un material ferroeléctrico.

"Usamos un semiconductor que tiene propiedades ferroeléctricas. De esta manera, dos materiales se convierten en un solo material, y no tiene que preocuparse por los problemas de la interfaz, "Vosotros dijiste.

El resultado es un transistor de efecto de campo semiconductor ferroeléctrico, construido de la misma manera que los transistores que se utilizan actualmente en los chips de computadora.

El material, seleniuro de alfa indio, no solo tiene propiedades ferroeléctricas, pero también aborda el problema de un material ferroeléctrico convencional que generalmente actúa como un aislante en lugar de un semiconductor debido a la llamada "banda ancha", "lo que significa que la electricidad no puede pasar y no hay computación.

El seleniuro de alfa indio tiene una banda prohibida mucho más pequeña, haciendo posible que el material sea un semiconductor sin perder propiedades ferroeléctricas.

Mengwei Si, un investigador postdoctoral de Purdue en ingeniería eléctrica e informática, construyó y probó el transistor, encontrar que su rendimiento era comparable a los transistores de efecto de campo ferroeléctricos existentes, y podría superarlos con más optimización. Sumeet Gupta, un profesor asistente de Purdue de ingeniería eléctrica e informática, y Ph.D. el candidato Atanu Saha brindó apoyo en el modelado.

El equipo de Si y Ye también trabajó con investigadores del Instituto de Tecnología de Georgia para construir seleniuro de indio alfa en un espacio en un chip, llamado cruce de túneles ferroeléctricos, que los ingenieros podrían utilizar para mejorar las capacidades de un chip. El equipo presenta este trabajo el 9 de diciembre en el IEEE International Electron Devices Meeting 2019.

En el pasado, los investigadores no habían podido construir una unión de túneles ferroeléctricos de alto rendimiento porque su amplia banda prohibida hacía que el material fuera demasiado grueso para que pasara la corriente eléctrica. Dado que el seleniuro de alfa-indio tiene una banda prohibida mucho más pequeña, el material puede tener solo 10 nanómetros de espesor, permitiendo que fluya más corriente a través de él.

Más actual permite que el área de un dispositivo se reduzca a varios nanómetros, haciendo que los chips sean más densos y energéticamente eficientes, Vosotros dijiste. Un material más delgado, incluso hasta una capa atómica de espesor, también significa que los electrodos a cada lado de una unión de túnel pueden ser mucho más pequeños, lo que sería útil para construir circuitos que imiten redes en el cerebro humano.