I transistor bidimensionali basati su materiale sono ampiamente studiati per CMOS (semiconduttore di ossido di metallo complementare) estensione della tecnologia; tuttavia, il ridimensionamento sembra essere difficile a causa dell'elevata resistenza di contatto metallo-semiconduttore.
I nanomateriali bidimensionali (2D) potrebbero sostituire i semiconduttori CMOS convenzionali per circuiti integrati ad alta velocità e consumo energetico molto basso. CMOS sta raggiungendo i limiti fisici di circuiti di circa 1 nanometro.
È stato riscontrato che le prestazioni di laboratorio di questi dispositivi soddisfano i requisiti della roadmap internazionale per dispositivi e sistemi (IRDS) per diversi parametri di riferimento.
Un'architettura a transistor senza doping, che sfrutta una proprietà chimica intrinseca di MXene per fornire un contatto intrinsecamente a bassa resistenza al terminale di source e drain. Il concetto è convalidato dallo screening ad alto rendimento di gruppi funzionali appropriati e da calcoli di trasporto quantistico autoconsistenti. Il confronto con le specifiche della roadmap tecnologica suggerisce che un dispositivo MXene con ingegneria funzionale può fornire una soluzione di downscaling tecnologico per i transistor 2D. La metodologia ad alto rendimento potrebbe essere estesa agli MXeni multistrato di metallo, per scoprire combinazioni semiconduttore-metallo adatte per prestazioni superiori.
I ricercatori propongono un'architettura di transistor monostrato progettata da gruppi funzionali che sfrutta la chimica dei materiali naturali di MXenes per offrire contatti a bassa resistenza. Progettano una pipeline computazionale automatizzata ad alto rendimento che prima esegue calcoli basati sulla teoria funzionale della densità ibrida per trovare 16 set di configurazioni di transistor complementari esaminando più di 23,000 materiali da un database MXene e quindi conduce calcoli di trasporto quantistico autoconsistenti per simulare il loro caratteristiche di corrente-tensione per lunghezze di canale comprese tra 10 nm e 3 nm. È stato riscontrato che le prestazioni di questi dispositivi soddisfano i requisiti della tabella di marcia internazionale per dispositivi e sistemi (IRDS) per diversi parametri di riferimento (su corrente, dissipazione di potenza, ritardo e oscillazione sottosoglia). I transistor MXene proposti in modalità bilanciata e con ingegneria funzionale possono portare a una soluzione realistica per il ridimensionamento della tecnologia sub-decananometrica, consentendo una resistenza di contatto intrinsecamente bassa priva di drogaggio.
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