Advertentie
Volgens de onderzoekers zou de zogeheten 2DGAA transistor beter presteren dan die gemaakt worden door Intel en TSMC. De onderzoeksresultaten zijn gepubliceerd in Nature en zouden een eerste stap kunnen zijn in het afstappen van op silicium gebaseerde chips.
De transistors van het Peking University team zijn namelijk opgebouwd uit bismut-oxiselenide (Bi2O2Se). Dit 2D-materiaal heeft bepaalde voordelen tegenover silicium, die voornamelijk op de zeer kleine schalen van 2nm of lager tot hun recht zouden kunnen komen. De elektron mobiliteit op dergelijke schaal moet vrij hoog zijn met 280 cm2/Vs, maar belangrijker is de mogelijkheid om bismut-oxiselenide te koppelen met bismut seleniet (Bi2SeO5). Laatstgenoemd materiaal is een zogenaamde ‘high-k dielectric’ wat kleinere structuren mogelijk maakt doordat het resistenter is tegen het kwantum tunneleffect.
Het tunneleffect levert grote problemen op bij structuren onder de 2 nm, waardoor de betrouwbaarheid en efficiëntie van transistors op die schaal sterk afneemt. Normaal gesproken neemt juist de efficiëntie van transistors sterk toe naarmate deze verder verkleind worden. De limiet van siliciumdioxide lijkt inmiddels zo ongeveer bereikt te zijn, en de industrie is dus naarstig op zoek naar een waardig alternatief. Het is echter niet eenvoudig om dit te integreren met huidige productieprocessen, dus lijken compleet nieuwe materialen nagenoeg onvermijdbaar. Door middel van epitaxie kunnen lagen van bismut seleniet (Bi2SeO5) opgebouwd worden op bismut-oxiselenide, wat dus een oplossing voor dit probleem zou kunnen zijn.
X (Twitter) Privacymelding
Op deze positie willen we je een Twitter-feed tonen. We vinden het belangrijk om je gegevens te beschermen. X wil voor het afspelen van een feed cookies op je computer plaatsen, waarmee je eventueel gevolgd kan worden. Wanneer je de feed toch wil bekijken, kun je op de feed klikken. De feed wordt daarna geladen en getoond.Toon tweets vanaf nu direct
Een eerder onderzoek van Peking University had al aangetoond dat bismut seleniet (Bi2SeO5) een mogelijk goede vervanger is voor siliciumdioxide en theoretiseerden toen ook al over de mogelijkheid om bismut-oxiselenide in te zetten als een tweedimensionale transistor. Nu lijkt dat dus gelukt te zijn en lijken de eerdere hoopvolle gedachten over dergelijke transistors bevestigd te zijn. Uit het onderzoek zou blijken dat een dergelijke transistor op een spanning van slechts een 0,5 volt kan werken en pas ingeschakeld wordt wanneer er minimaal 1 mA/μm aan stroom wordt gebruikt.
Hiermee zouden veel zuinigere, maar ook snellere chips gebouwd kunnen worden. Daarnaast is een dergelijke hoge stroom een goed teken voor de betrouwbaarheid. Hiermee is ook aangetoond dat het mogelijk is om 2D-materialen, zoals grafeen, te gebruiken bij het maken van chips. Voorlopig zal de technologie zijn weg nog niet vinden naar grootschalige productie, aangezien de huidige kennis en productieprocessen allemaal zijn gebaseerd op het goed begrepen silicium. Toch biedt het wel nieuwe mogelijkheden die in de niet zo verre toekomst nodig gaan zijn om chips nog verder te verbeteren. Ook is het voor China een stap richting het opzetten van eigen vooraanstaande chipproductiecapaciteiten. Aangezien het land geen gebruik kan maken van EUV-technologie van ASML door handelsbeperkingen vanuit de VS moet China zijn eigen alternatieven ontwikkelen, en vroeg overstappen op nieuwe materialen voor het maken van chips zou daar een belangrijke rol in kunnen spelen.