Ultra-dünne 2D-Materialien ebnen Weg für Transistoren der nächsten Generation

Zweidimensionale Materialien können verwendet werden, um kleinere, leistungsstärkere Transistoren zu erstellen als die traditionell aus Silizium gefertigten, so Professor Saptarshi Das vom College of Engineering der Penn State. Er und sein Team führten Tests durch, um die technologische Machbarkeit von Transistoren aus 2D-Materialien zu bestimmen.

„Wir leben in einer digitalen und vernetzten Welt, die von Daten getrieben wird“, sagte Das. „Big Data erfordert erhöhte Speicher- und Verarbeitungskapazität. Wenn man mehr Daten speichern oder verarbeiten will, muss man mehr und mehr Transistoren nutzen.“ Mit anderen Worten: Je kompakter moderne Technologie wird, desto kleiner müssen auch Transistoren sein.

Silizium, das 3D-Material, das seit sechs Jahrzehnten zur Transistorherstellung genutzt wird, kann nicht weiter verkleinert werden, so Das, was seinen Einsatz in Transistoren zunehmend herausfordernd macht. Frühere Forschungsstudien haben jedoch bestimmt, dass 2D-Materialien als Alternative 10-mal dünner hergestellt werden können als die derzeit praktizierte Siliziumtechnologie.

Studie und Ergebnisse

In ihrer Studie züchteten die Forscher Monolagen Molybdändisulfid und Wolframdisulfid mittels metallorganischer chemischer Gasphasenabscheidung, bezogen vom 2D Crystal Consortium NSF Materials Innovation Platform (2DCC-MIP) an der Penn State.

Um zu verstehen, wie die neuen 2D-Transistoren performen, analysierten die Forscher statistische Kennwerte in Bezug auf Schwellenspannung, Subthreshold-Slope, Verhältnis von Maximal- zu Minimalstrom, Feldwirkungsträgermobilität, Kontaktwiderstand, Treibstrom und Träger-Sättigungsgeschwindigkeit.

Die Tests bestätigten die Machbarkeit der neuen Transistoren und bewiesen, dass die Technologie nun in Fertigung und Entwicklung übergehen kann, so Das. „Diese neuen Transistoren können helfen, die nächste Generation von Computern schneller, energieeffizienter und fähiger zu machen, mehr Daten zu verarbeiten und zu speichern“, sagte er.