В последние десятилетия продолжающееся масштабирование транзисторов и интегральных схем достигло физических и экономических пределов. Изготовление полупроводниковых приборов экономически эффективным и контролируемым способом стало сложной задачей. Дальнейшее увеличение размеров транзисторов приводит к увеличению утечки тока и рассеиваемой мощности, в то время как сложные электрические сети также способствуют увеличению энергопотребления. Миниатюризация электронных компонентов, таких как транзисторы, достигла своего пика. Это создало проблемы в производстве полупроводников. Однако команда исследователей во главе с экспертами в области материаловедения из Городского университета Гонконга (CityUHK) разработала новый подход к созданию универсальной и высокопроизводительной электроники с использованием транзисторов, изготовленных из нанопроволок и нанопластин со смешанными размерами. Этот прорыв упрощает проектирование микросхем и способствует разработке будущих электронных устройств, которые будут одновременно гибкими и энергоэффективными.
Многозначная логика (MVL) становится многообещающим решением для удовлетворения растущих требований к энергопотреблению. Значительно сокращая количество транзисторных компонентов и межсоединений, технология MVL преодолевает ограничения традиционных систем двоичной логики, обеспечивая более высокую плотность информации и более низкое энергопотребление. Значительные усилия были приложены для разработки различных многозначных логических устройств, таких как антиамбиполярные транзисторы (AATs). Чтобы устранить эти ограничения, исследовательская группа во главе с профессором Джонни Хо, который является заместителем вице-президента по предпринимательству и заместителем заведующего кафедрой материаловедения и инженерии Городского университета Гонконга (CityUHK), приступила к исследованиям по созданию схем на основе антиамбиполярных устройств, обладающих более высокой плотностью информации, и требуют меньшего количества взаимосвязей. Команда также изучила частотные характеристики этих устройств.
Новые антиамбиполярные гетеротранзисторы обладают исключительной производительностью благодаря прочному межфазному соединению и выравниванию зонной структуры между материалами GaAsSb и MoS2. Такая комбинация приводит к выдающимся характеристикам антиамбипараллельной передачи с переворотом в транспроводимости, который удваивает частотную характеристику входного сигнала. Это делает устройство идеальным для использования в аналоговых схемах, где оно может значительно сократить количество требуемых устройств по сравнению с обычными умножителями частоты в технологии CMOS.
Многозначные логические характеристики упрощают сложные электрические сети и снижают рассеиваемую мощность микросхемы. Результаты показывают, что многомерные антиамбиполярные устройства обеспечивают высокую плотность хранения информации и производительность обработки в микросхемах.
Исследование также открывает возможность дальнейшего упрощения конструкций сложных интегральных схем для повышения производительности. Функция преобразования проводимости в многомерном устройстве демонстрирует потенциал для универсальных применений в цифровой и аналоговой обработке сигналов, таких как инверторы с тройной логикой и передовые оптоэлектронные устройства. С помощью этой технологии также возможны схемы удвоения частоты.
Новая структура устройства представляет собой потенциальную технологическую революцию в универсальной электронике.
Ссылка на исследование: “Multifunctional anti-ambipolar electronics enabled by mixed-dimensional 1D GaAsSb/2D MoS2 heterotransistors” by Wei Wang, You Meng, Weijun Wang, Pengshan Xie, Quan Quan, Bowen Li, Zhengxun Lai, SenPo Yip, Dengji Li, Dong Chen, Yezhan Li, Di Yin, Yuxuan Zhang and Johnny C. Ho, 5 December 2023, Device.
DOI: 10.1016/j.device.2023.100184