Investigaciones que aparecen hoy en Comunicaciones de la naturaleza encuentra nuevo potencial útil para el manejo de información en muestras de sulfuro de estaño (II) (SnS), un material de transistor "Valleytronics" candidato que algún día podría permitir a los fabricantes de chips empaquetar más potencia de cómputo en microchips.

La investigación fue dirigida por Jie Yao del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley del Departamento de Energía (Berkeley Lab) y Shuren Lin del Departamento de Ciencia e Ingeniería de Materiales de UC Berkeley e incluyó a científicos de Singapur y China. Fundición molecular de Berkeley Lab, una instalación para usuarios de la Oficina de Ciencias del DOE, contribuido al trabajo.

Durante varias décadas, Las mejoras en los materiales de los transistores convencionales han sido suficientes para sustentar la Ley de Moore:el patrón histórico de los fabricantes de microchips empaquetando más transistores (y por lo tanto más capacidad de almacenamiento y manejo de información) en un volumen dado de silicio. Hoy dia, sin embargo, A los fabricantes de chips les preocupa que pronto alcancen los límites fundamentales de los materiales convencionales. Si no pueden continuar empaquetando más transistores en espacios más pequeños, les preocupa que la ley de Moore se rompa, evitando que los circuitos futuros se vuelvan más pequeños y más potentes que sus predecesores.

Es por eso que los investigadores de todo el mundo están buscando nuevos materiales que puedan computar en espacios más pequeños, principalmente aprovechando los grados adicionales de libertad que ofrecen los materiales, en otras palabras, utilizando las propiedades únicas de un material para calcular más 0 y 1 en el mismo espacio. Espintrónica, por ejemplo, es un concepto para transistores que aprovecha los giros ascendentes y descendentes de los electrones en los materiales como los estados de encendido / apagado del transistor.

Valleytronics, otro enfoque emergente, utiliza la respuesta altamente selectiva de materiales cristalinos candidatos en condiciones de iluminación específicas para indicar sus estados de encendido / apagado, es decir, utilizando las estructuras de bandas de los materiales para que la información de 0 y 1 se almacene en valles de energía separados de electrones, que dependen de las estructuras cristalinas de los materiales.

En este nuevo estudio, El equipo de investigación ha demostrado que el sulfuro de estaño (II) (SnS) es capaz de absorber diferentes polarizaciones de luz y luego reemitir selectivamente luz de diferentes colores en diferentes polarizaciones. Esto es útil para acceder simultáneamente tanto a los grados de libertad electrónicos habituales, como al valleytronic del material, lo que aumentaría sustancialmente la potencia de cálculo y la densidad de almacenamiento de datos de los circuitos fabricados con el material.

"Mostramos un nuevo material con valles energéticos distintivos que se pueden identificar directamente y controlar por separado, ", dijo Yao." Esto es importante porque nos proporciona una plataforma para comprender cómo las firmas de los valles son transportadas por los electrones y cómo la información se puede almacenar y procesar fácilmente entre los valles, que son de importancia científica y de ingeniería ".

Lin, el primer autor del artículo, dijo que el material es diferente de los materiales candidatos Valleytronics previamente investigados porque posee tal selectividad a temperatura ambiente sin sesgos adicionales aparte de la fuente de luz de excitación, lo que alivia los requisitos previamente estrictos en el control de los valles. En comparación con sus materiales predecesores, SnS también es mucho más fácil de procesar.

Con este hallazgo, los investigadores podrán desarrollar dispositivos Valleytronic operativos, que algún día podrá integrarse en circuitos electrónicos. El acoplamiento único entre la luz y los valles en este nuevo material también puede allanar el camino hacia futuros chips electrónicos / fotónicos híbridos.

La iniciativa "Más allá de la ley de Moore" de Berkeley Lab aprovecha las capacidades científicas básicas y las instalaciones de usuario únicas de Berkeley Lab y UC Berkeley para evaluar candidatos prometedores para tecnologías de computación y electrónica de próxima generación. Su objetivo es crear asociaciones estrechas con la industria para acelerar el tiempo que normalmente se tarda en pasar del descubrimiento de una tecnología a su ampliación y comercialización.