Un chip de computadora procesa y almacena información usando dos dispositivos diferentes. Si los ingenieros pudieran combinar estos dispositivos en uno o ponerlos uno al lado del otro, entonces habría más espacio en un chip, haciéndolo más rápido y más potente.
Los ingenieros de la Universidad de Purdue han desarrollado una forma en que los millones de pequeños interruptores utilizados para procesar información, llamados transistores, también podrían almacenar esa información como un solo dispositivo.
El método, detallado en un artículo publicado en Electrónica de la naturaleza logra esto resolviendo otro problema: combinando un transistor con tecnología de memoria de mayor rendimiento que la utilizada en la mayoría de las computadoras, llamada RAM ferroeléctrica.
Los investigadores han intentado durante décadas integrar los dos, pero ocurren problemas en la interfaz entre un material ferroeléctrico y silicio, el material semiconductor que forma los transistores. En cambio, la RAM ferroeléctrica funciona como una unidad separada en el chip, lo que limita su potencialpara hacer que la informática sea mucho más eficiente
Un equipo dirigido por Peide Ye, Richard J. y Mary Jo Schwartz Profesor de Ingeniería Eléctrica e Informática en Purdue, descubrió cómo superar la relación mortal del enemigo entre el silicio y un material ferroeléctrico.
"Utilizamos un semiconductor que tiene propiedades ferroeléctricas. De esta forma, dos materiales se convierten en un material, y no tiene que preocuparse por los problemas de interfaz", dijo Ye.
El resultado es un denominado transistor de efecto de campo semiconductor ferroeléctrico, construido de la misma manera que los transistores utilizados actualmente en chips de computadora.
El material, seleniuro de alfa indio, no solo tiene propiedades ferroeléctricas, sino que también aborda la cuestión de un material ferroeléctrico convencional que generalmente actúa como un aislante en lugar de un semiconductor debido a un llamado "intervalo de banda" amplio, lo que significa que la electricidadno puede pasar y no ocurre la computación.
El seleniuro de alfa indio tiene un intervalo de banda mucho más pequeño, lo que hace posible que el material sea un semiconductor sin perder propiedades ferroeléctricas.
Mengwei Si, un investigador postdoctoral de Purdue en ingeniería eléctrica e informática, construyó y probó el transistor, descubriendo que su rendimiento era comparable a los transistores de efecto de campo ferroeléctricos existentes y podría superarlos con más optimización. Sumeet Gupta, profesor asistente de Purduede ingeniería eléctrica e informática, y el candidato a doctorado Atanu Saha proporcionó soporte de modelado.
El equipo de Si y Ye también trabajó con investigadores del Instituto de Tecnología de Georgia para construir seleniuro de alfa indio en un espacio en un chip, llamado unión de túnel ferroeléctrico, que los ingenieros podrían usar para mejorar las capacidades de un chip. El equipo presenta este trabajo en9 de diciembre en la reunión internacional de dispositivos electrónicos IEEE de 2019.
En el pasado, los investigadores no habían podido construir una unión de túneles ferroeléctricos de alto rendimiento porque su amplio intervalo de banda hacía que el material fuera demasiado grueso para que pasara la corriente eléctrica. Dado que el seleniuro de alfa indio tiene un intervalo de banda mucho más pequeño, elel material puede tener solo 10 nanómetros de espesor, lo que permite que fluya más corriente a través de él.
Más corriente permite que el área del dispositivo se reduzca a varios nanómetros, lo que hace que los chips sean más densos y eficientes energéticamente, dijo Ye. Un material más delgado, incluso hasta una capa atómica de espesor, también significa que los electrodos a cada lado de unla unión de túneles puede ser mucho más pequeña, lo que sería útil para construir circuitos que imitan redes en el cerebro humano.
Esta investigación se realizó en el Centro de Nanotecnología Birck de Purdue Discovery Park y contó con el apoyo de la Fundación Nacional de Ciencias, la Oficina de Investigación Científica de la Fuerza Aérea, la Corporación de Investigación de Semiconductores, la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada de Defensa y la Oficina de Investigación Naval de EE. UU.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Purdue . Original escrito por Kayla Wiles. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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