Circuits intégrés basés sur des semi-conducteurs bidimensionnels fonctionnant à des fréquences gigahertz

Les transistors sont des composants électroniques importants qui régulent, amplifient et contrôlent le flux de courant dans l. a. plupart des appareils existants. Ces dernières années, les ingénieurs électroniciens ont tenté d’identifier des matériaux et des stratégies de conception susceptibles de contribuer à améliorer les performances des transistors, tout en réduisant leur taille.

Les dichalcogénures de métaux de transition bidimensionnels (2D) possèdent des propriétés utiles qui peuvent contribuer à améliorer les capacités des transistors. Bien que des études antérieures aient démontré le potentiel de ces matériaux dans des transistors individuels, leur utilisation pour développer des circuits intégrés (CI) complets fonctionnant à hautes fréquences s’est avérée un défi.

Des chercheurs de l’Université de Nanjing en Chine ont récemment créé de nouveaux circuits intégrés capables de fonctionner à des fréquences gigahertz, basés sur le matériau semi-conducteur monocouche 2D bisulfure de molybdène (MoS).₂). Leurs appareils présentés en A Electronique naturelle Papier, basé sur MoS₂Transistors à effet de champ (FET).

« Depuis le premier rapport du Département d’État₂ “(De nombreux progrès) ont été réalisés dans le domaine du transistor en 2012”, a déclaré Hao Qiu, co-auteur de l’article, à Tech Xplore. Cependant, l. a. plupart de ces progrès se situent au niveau des appareils. Au niveau du circuit, l. a. fréquence de fonctionnement est limitée à 13 MHz, ce qui est bien inférieur à l. a. technologie CMOS et à l. a. technologie des nanotubes de carbone.

L’objectif primary des recherches récentes menées par Chiu et ses collègues était de créer un circuit intégré rapide à base de semi-conducteurs 2D qui s’étend bien au-delà des fréquences du gigahertz. Pour ce faire, l’équipe a d’abord fabriqué un oscillateur en anneau (RO), un circuit électronique accordable qui produit des signaux à une fréquence spécifique, en utilisant du MoS.₂ -basé sur Transistors.

“Le RO a été généré par une série de cinq transformateurs en boucle, et l. a. sortie a été lue by means of le tampon”, a expliqué Qiu. “Chaque onduleur est construit à partir d’un FET en mode spice up (E) en tant que variateur et d’un FET en mode d’épuisement (D) avec les bornes de grille et de supply connectées en tant que rate. Les FET fabriqués sont en mode E en raison du peu de dopage involontaire pendant l. a. fabrication. Pour obtenir des FET en mode D, nous avons déposé l. a. quasi-stœchiométrie AlOx sur MoS₂ Par dépôt de couche atomique (ALD) sous forme de dopage à n couches.

Les chercheurs ont évalué leur circuit intégré lors d’une série de exams et ont découvert qu’il peut fonctionner à des fréquences allant jusqu’à 2,65 GHz. Ils mènent également une série de simulations informatiques qui ont démontré l’évolutivité de leur conception et sa capacité à atteindre les objectifs fixés par l’industrie pour 2031.

“Nous avons adopté l. a. stratégie de co-optimisation des applied sciences de conception (DTCO) et démontré des circuits intégrés à semi-conducteurs 2D capables de fonctionner dans le régime du gigahertz”, a déclaré Qiu. “Notre travail met en évidence le rôle essentiel que joue DTCO dans l’amélioration des performances au niveau des circuits semi-conducteurs 2D.”

L. a. nouvelle conception présentée par cette équipe de chercheurs pourrait à terme contribuer à améliorer et à élargir l. a. portée des circuits intégrés à l’avenir. Dans leurs prochaines études, Chiu et ses collègues prévoient de continuer à travailler sur leur appareil pour améliorer encore ses performances, faciliter sa fabrication à grande échelle et permettre son intégration avec l’électronique existante.

“En plus d’augmenter le niveau d’intégration, nous sommes sur l. a. bonne voie pour améliorer les performances, l. a. puissance et l’empreinte des circuits intégrés à semi-conducteurs 2D”, a ajouté Chiu.

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