Çoğu laboratuvar testi sessizce 2B transistör performansını şişiriyor, araştırmalar gösteriyor | Andrew Tie, Duke Üniversitesi Silikon uzun süredir transistör üretiminde tercih edilen yarı iletken oldu, ancak modern teknoloji malzemenin doğal sınırlarını zorluyor. Şimdiden, transistörlerde bulunan bileşenler fizikin izin verdiği kadar ince. Bu sınırları aşmak için, araştırmacılar sadece bir veya iki atom kalınlığında bile çalışabilecek farklı malzemeler—sözde 2B malzemeler—araştırıyorlar. Geri kapatılan testlerin sonuçları nasıl çarptırdığı Bu malzemelerin performansını incelemek için, araştırmacular genellikle tüm transistörün bileşenlerini tek bir silikon parçası üzerine inşa eden basit bir "arka kapılı" mimariye güvenir; böylece üretimi kolaylaştırır ve hızlı deneyler yapılır. Bu düzende, molibden disülfüt (MoS₂) gibi ultra ince bir 2D yarı iletken, yarı iletkenden akım geçiren iki metal temas elektrodu arasında yer alır. Akım akışı silikon alt taban kullanılarak kapı kontrolü olarak açılır veya kapatılır. Ancak, kapı sadece 2D yarı iletken kanalını modüle etmiyor; "Arka kapı" mimarisinde, yarı iletkenin metal kontakların altındaki kısmını da etkiler. Bu, "temas kapısını" adı verilen bir olgu yaratır; bu etki kapı kullanılarak temas direncini düşürerek transistörün performansını artırır. Bu performans artışı ilk başta çekici ve araştırmacıların istediği gibi görünse de, arka kapılı mimari, mimarinin yan etkileri olan hız kısıtlamaları ve elektrik akımı sızıntısı nedeniyle gerçek dünya cihazlarında kullanılamaz. "Performansı artırmak iyi bir şey gibi görünüyor," dedi Franklin. "Ancak bu mimari laboratuvarda temel testler için harika olsa da, fiziksel sınırlamaları var ve bu da gerçek bir cihaz teknolojisinde kullanılmasını engelliyor." Daha adil bir test cihazı inşa etmek Franklin'in laboratuvarında doktora öğrencisi olan Victoria Ravel, 2D transistörler üzerine yapılan yüzlerce laboratuvar çalışmasında bulunan bu temel katkı faktörünü ortaya çıkarmak için, ekibin temas kapısının performanslarını ne kadar değiştirdiğini doğrudan ölçmesini sağlayan yeni bir cihaz mimarisi üretti. Aynı 2D yarı iletken kanalının üstünde ve altında kapılar, kontaklar ve malzemeler içeren simetrik çift kapılı bir transistör inşa etti. Cihazı arka veya üst kapı ile kontrol etmek arasındaki tek fark, temas kapısının olup olmadığıydı, böylece bire bir karşılaştırma yapabilmesiydi. "Uydurma ile neyle karşılaşacağını asla bilemezsin," dedi Ravel. "Bu kadar küçük boyutlarda üretim yaparken, fiziksel sınırlar içinde yapabildiklerinizle işlerin gerçekten zorlaşması başlıyor." Sonuçlar çarpıcıydı. Daha büyük cihazlarda, temas kapıları performansı yaklaşık iki katına çıkardı. Ravel cihazları gelecekteki teknolojiler için küçük boyutlara indirdikçe, temas kapı etkisi arttı. 50 nanometre kanal uzunluğunda ve 30 nanometre temas uzunluklarında temas kapıları performansı altı kata kadar artırdı. Franklin, cihazlar küçüldükçe, kontakların genel performansa hakim olduğunu açıkladı. Temas davranışını değiştiren herhangi bir mekanizma giderek daha önemli hale gelir. Yıllar içinde bildirilen çoğu 2B transistör sonucu arka kapılı mimariler kullandığı için, Franklin ve Ravel'in bulguları geniş kapsamlı sonuçlar doğurmaktadır. Gerçekçi 2D cihazlara doğru sonraki adımlar Sonrasında ekip, ölçeklendirmeyi daha da ileri taşıyıp, temas uzunluklarını 15 nanometreye indirmeyi ve temas direncini azaltmak için alternatif temas metallerini araştırmayı planlıyor. Daha geniş hedef, 2D yarı iletkenlerin gelecekteki transistör teknolojilerine entegre edilmesi için daha net tasarım kuralları oluşturmaktır. Franklin, "Eğer 2D malzemeler bir gün silikon kanallarının yerini alacaksa, cihaz mimarisinin ölçtüğümüzü nasıl şekillendirdiği konusunda dürüst olmamız gerekiyor." dedi. Bu çalışma, o temeli koymakla ilgili."