Révolutionner la miniaturisation :les transistors InGaOx promettent des performances révolutionnaires

Electronique et capteurs INSIDER

(Image :avec l'aimable autorisation des chercheurs)

À mesure que l’électronique devient de plus en plus petite, il devient de plus en plus difficile de continuer à réduire la taille des transistors à base de silicium. Aujourd'hui, une équipe de recherche dirigée par l'Institut des sciences industrielles de l'Université de Tokyo a cherché une solution. Ils ont abandonné le silicium et ont choisi de créer un transistor fabriqué à partir d'oxyde d'indium dopé au gallium (InGaOx). Ce matériau peut être structuré comme un oxyde cristallin, dont le réseau cristallin ordonné est bien adapté à la mobilité électronique.

"Nous voulions également que notre transistor à oxyde cristallin présente une structure" à grille complète ", dans laquelle la grille, qui active ou désactive le courant, entoure le canal dans lequel circule le courant", a expliqué Anlan Chen, auteur principal de l'étude. "En enroulant entièrement la porte autour du canal, nous pouvons améliorer l'efficacité et l'évolutivité par rapport aux portes traditionnelles."

Les chercheurs savaient qu’il leur faudrait introduire des impuretés dans l’oxyde d’indium en le dopant avec du gallium. Cela ferait réagir le matériau avec l’électricité de manière plus favorable. "L'oxyde d'indium contient des défauts de manque d'oxygène, qui facilitent la diffusion des porteurs et diminuent ainsi la stabilité du dispositif", a déclaré Masaharu Kobayashi, auteur principal. "Nous avons dopé l'oxyde d'indium avec du gallium pour supprimer les lacunes en oxygène et améliorer ainsi la fiabilité des transistors."

L’équipe a utilisé le dépôt de couche atomique pour recouvrir la région du canal d’un transistor à grille complète d’un mince film d’InGaOx, une couche atomique à la fois. Après dépôt, le film a été chauffé pour le transformer en la structure cristalline nécessaire à la mobilité électronique. Ce processus a finalement permis la fabrication d'un transistor à effet de champ (MOSFET) à base d'oxyde métallique et à grille complète.

« Notre MOSFET à grille complète, contenant une couche d'oxyde d'indium dopé au gallium, atteint une mobilité élevée de 44,5 cm2/Vs », a déclaré le Dr Chen. "Ce qui est crucial, c'est que l'appareil a démontré une fiabilité prometteuse en fonctionnant de manière stable sous des contraintes appliquées pendant près de trois heures. En fait, notre MOSFET a surpassé les appareils similaires rapportés précédemment."

Les efforts déployés par l’équipe ont abouti à une nouvelle conception de transistor qui prend en compte l’importance des matériaux et de la structure. La recherche constitue une étape vers le développement de composants électroniques fiables et à haute densité adaptés aux applications à forte demande informatique, telles que le big data et l’intelligence artificielle. Ces minuscules transistors promettent de contribuer au bon fonctionnement de la technologie de nouvelle génération, faisant ainsi une grande différence dans notre vie quotidienne.

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