{"id":8016,"date":"2023-07-17T15:22:52","date_gmt":"2023-07-17T07:22:52","guid":{"rendered":"https:\/\/www.huashu-tech.com\/?p=8016"},"modified":"2024-02-27T19:26:19","modified_gmt":"2024-02-27T11:26:19","slug":"researchers-use-novel-materials-to-build-smallest-transistor-with-1-nanometer-carbon-nanotube-gate","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.huashu-tech.com\/fr\/researchers-use-novel-materials-to-build-smallest-transistor-with-1-nanometer-carbon-nanotube-gate\/","title":{"rendered":"Les chercheurs utilisent de nouveaux mat\u00e9riaux pour construire le plus petit transistor dot\u00e9 d\u2019une grille de nanotubes de carbone de 1 nanom\u00e8tre"},"content":{"rendered":"

Depuis plus d\u2019une d\u00e9cennie, les ing\u00e9nieurs visent la ligne d\u2019arriv\u00e9e dans la course \u00e0 la r\u00e9duction de la taille des composants des circuits int\u00e9gr\u00e9s. Ils savaient que les lois de la physique avaient fix\u00e9 un seuil de 5 nanom\u00e8tres pour la taille des grilles des transistors parmi les semi-conducteurs conventionnels, soit environ un quart de la taille des transistors haut de gamme de 20 nanom\u00e8tres actuellement sur le march\u00e9.<\/p>\n

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Certaines lois sont faites pour \u00eatre enfreintes, ou du moins contest\u00e9es.<\/p>\n

C'est exactement ce qu'a fait une \u00e9quipe de recherche dirig\u00e9e par le scientifique Ali Javey du laboratoire national Lawrence Berkeley du minist\u00e8re de l'\u00c9nergie (Berkeley Lab) en cr\u00e9ant un transistor dot\u00e9 d'une grille fonctionnelle de 1 nanom\u00e8tre. \u00c0 titre de comparaison, une m\u00e8che de cheveux humains a une \u00e9paisseur d\u2019environ 50 000 nanom\u00e8tres.<\/p>\n

"Nous avons fabriqu\u00e9 le plus petit transistor signal\u00e9 \u00e0 ce jour", a d\u00e9clar\u00e9 Javey, chercheur principal du programme Mat\u00e9riaux \u00e9lectroniques de la division Science des mat\u00e9riaux du laboratoire de Berkeley. \u00ab La longueur de grille est consid\u00e9r\u00e9e comme une dimension d\u00e9terminante du transistor. Nous avons fait la d\u00e9monstration d\u2019un transistor \u00e0 grille de 1 nanom\u00e8tre, d\u00e9montrant qu\u2019avec le choix de mat\u00e9riaux appropri\u00e9s, il y a beaucoup plus de place pour r\u00e9duire notre \u00e9lectronique.<\/p>\n

La cl\u00e9 \u00e9tait d'utiliser des nanotubes de carbone et du bisulfure de molybd\u00e8ne (MoS2<\/sub>), un lubrifiant moteur couramment vendu dans les magasins de pi\u00e8ces automobiles. MoS2<\/sub>\u00a0fait partie d'une famille de mat\u00e9riaux pr\u00e9sentant un immense potentiel d'application dans les LED, les lasers, les transistors \u00e0 l'\u00e9chelle nanom\u00e9trique, les cellules solaires, etc.<\/p>\n

Les r\u00e9sultats para\u00eetront dans le num\u00e9ro du 7 octobre de la revue\u00a0Science<\/i>. Parmi les autres chercheurs participant \u00e0 cet article figurent Jeff Bokor, chercheur principal au Berkeley Lab et professeur \u00e0 l'UC Berkeley\u00a0; Chenming Hu, professeur \u00e0 l'UC Berkeley\u00a0; Moon Kim, professeur \u00e0 l'Universit\u00e9 du Texas \u00e0 Dallas ; et HS Philip Wong, professeur \u00e0 l'Universit\u00e9 de Stanford.<\/p>\n

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Un sch\u00e9ma d'un transistor avec un canal au bisulfure de molybd\u00e8ne et une grille de nanotubes de carbone de 1 nanom\u00e8tre. Cr\u00e9dit : Sujay Desai\/Berkeley Lab<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n<\/div>\n

Ce d\u00e9veloppement pourrait \u00eatre essentiel pour maintenir en vie la pr\u00e9diction du co-fondateur d'Intel, Gordon Moore, selon laquelle la densit\u00e9 des transistors sur\u00a0circuits int\u00e9gr\u00e9s<\/a>\u00a0doublerait tous les deux ans, permettant ainsi d\u2019augmenter les performances de nos ordinateurs portables, t\u00e9l\u00e9phones portables, t\u00e9l\u00e9viseurs et autres appareils \u00e9lectroniques.<\/p>\n

"L'industrie des semi-conducteurs a longtemps suppos\u00e9 que toute porte en dessous de 5 nanom\u00e8tres ne fonctionnerait pas, donc tout ce qui \u00e9tait en dessous n'a m\u00eame pas \u00e9t\u00e9 pris en compte", a d\u00e9clar\u00e9 l'auteur principal de l'\u00e9tude, Sujay Desai, \u00e9tudiant dipl\u00f4m\u00e9 du laboratoire de Javey. \u00abCette recherche montre que les particules inf\u00e9rieures \u00e0 5 nanom\u00e8tres\u00a0portes<\/a>\u00a0ne doit pas \u00eatre \u00e9cart\u00e9. L\u2019industrie a exploit\u00e9 toutes les capacit\u00e9s du silicium. En rempla\u00e7ant le silicium par du MoS2, nous pouvons fabriquer un transistor avec une grille de seulement 1 nanom\u00e8tre de long et le faire fonctionner comme un interrupteur.<\/p>\n

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Quand \u00ab les \u00e9lectrons sont hors de contr\u00f4le \u00bb<\/h2>\n

Les transistors sont constitu\u00e9s de trois bornes\u00a0: une source, un drain et une grille. Le courant circule de la source vers le drain, et ce flux est contr\u00f4l\u00e9 par la grille, qui s'allume et s'\u00e9teint en r\u00e9ponse \u00e0 la tension appliqu\u00e9e.<\/p>\n

Le silicium et le MoS2 ont tous deux une structure de r\u00e9seau cristallin, mais les \u00e9lectrons circulant \u00e0 travers le silicium sont plus l\u00e9gers et rencontrent moins de r\u00e9sistance que ceux du MoS2. C'est une aubaine lorsque la porte mesure 5 nanom\u00e8tres ou plus. Mais en dessous de cette longueur, un ph\u00e9nom\u00e8ne de m\u00e9canique quantique appel\u00e9 effet tunnel se produit, et la barri\u00e8re de grille n'est plus en mesure d'emp\u00eacher les \u00e9lectrons de passer de la source aux bornes de drain.<\/p>\n

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Image au microscope \u00e9lectronique \u00e0 transmission d\u2019une section transversale du transistor. Il montre la grille du nanotube de carbone d'environ 1 nanom\u00e8tre et le semi-conducteur au bisulfure de molybd\u00e8ne s\u00e9par\u00e9s par du dioxyde de zirconium qui est un isolant. Cr\u00e9dit : Qingxiao Wang, UT Dallas<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n<\/div>\n

"Cela signifie que nous ne pouvons pas d\u00e9sactiver les transistors", a d\u00e9clar\u00e9 Desai. "Les \u00e9lectrons sont hors de contr\u00f4le."<\/p>\n

Parce que les \u00e9lectrons circulant \u00e0 travers MoS2<\/sub>\u00a0sont plus lourds, leur d\u00e9bit peut \u00eatre contr\u00f4l\u00e9 avec des longueurs de vanne plus petites. MoS2<\/sub>\u00a0peut \u00e9galement \u00eatre r\u00e9duit \u00e0 des feuilles atomiquement minces, d\u2019environ 0,65 nanom\u00e8tres d\u2019\u00e9paisseur, avec une constante di\u00e9lectrique inf\u00e9rieure, une mesure refl\u00e9tant la capacit\u00e9 d\u2019un mat\u00e9riau \u00e0 stocker de l\u2019\u00e9nergie dans un champ \u00e9lectrique. Ces deux propri\u00e9t\u00e9s, en plus de la masse de l\u2019\u00e9lectron, contribuent \u00e0 am\u00e9liorer le contr\u00f4le du flux de courant \u00e0 l\u2019int\u00e9rieur du transistor lorsque la longueur de grille est r\u00e9duite \u00e0 1 nanom\u00e8tre.<\/p>\n

Une fois qu'ils ont opt\u00e9 pour MoS2<\/sub>\u00a0en tant que mat\u00e9riau semi-conducteur, il \u00e9tait temps de construire la porte. Il s\u2019av\u00e8re que cr\u00e9er une structure de 1 nanom\u00e8tre n\u2019est pas une mince affaire. Les techniques de lithographie conventionnelles ne fonctionnent pas bien \u00e0 cette \u00e9chelle, c'est pourquoi les chercheurs se sont tourn\u00e9s vers les nanotubes de carbone, des tubes cylindriques creux dont le diam\u00e8tre peut atteindre 1 nanom\u00e8tre.<\/p>\n

Ils ont ensuite mesur\u00e9 les propri\u00e9t\u00e9s \u00e9lectriques des dispositifs pour montrer que le transistor MoS2 dot\u00e9 d\u2019une grille en nanotubes de carbone contr\u00f4lait efficacement le flux d\u2019\u00e9lectrons.<\/p>\n

"Ce travail a d\u00e9montr\u00e9 le transistor le plus court jamais r\u00e9alis\u00e9", a d\u00e9clar\u00e9 Javey, qui est \u00e9galement professeur de g\u00e9nie \u00e9lectrique et d'informatique \u00e0 l'UC Berkeley. \u00abCependant, c'est une preuve de concept. Nous n'avons pas encore int\u00e9gr\u00e9 ces transistors sur une puce, et nous ne l'avons pas fait des milliards de fois. Nous n'avons pas non plus d\u00e9velopp\u00e9 de sch\u00e9mas de fabrication auto-align\u00e9s pour r\u00e9duire les r\u00e9sistances parasites dans le dispositif. Mais ces travaux sont importants pour montrer que nous ne sommes plus limit\u00e9s \u00e0 une grille de 5 nanom\u00e8tres pour nos transistors. La loi de Moore peut perdurer encore un peu gr\u00e2ce \u00e0 une ing\u00e9nierie appropri\u00e9e du mat\u00e9riau semi-conducteur et de l'architecture du dispositif.<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

For more than a decade, engineers have been eyeing the finish line in the race to shrink the size of components in integrated circuits. They knew that the laws of physics had set a 5-nanometer threshold on the size of transistor gates among conventional semiconductors, about one-quarter the size of high-end 20-nanometer-gate transistors now on<\/p>","protected":false},"author":1,"featured_media":8023,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":[],"categories":[1,321],"tags":[],"acf":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.huashu-tech.com\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/8016"}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.huashu-tech.com\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.huashu-tech.com\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.huashu-tech.com\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.huashu-tech.com\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=8016"}],"version-history":[{"count":1,"href":"https:\/\/www.huashu-tech.com\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/8016\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":8024,"href":"https:\/\/www.huashu-tech.com\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/8016\/revisions\/8024"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.huashu-tech.com\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/media\/8023"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.huashu-tech.com\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=8016"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.huashu-tech.com\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=8016"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.huashu-tech.com\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=8016"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}