Většina laboratorních testů tiše nafukuje výkon 2D tranzistorů, ukazuje výzkum | Andrew Tie, Duke University Křemík byl dlouho preferovaným polovodičem pro výrobu tranzistorů, ale moderní technologie posouvá vnitřní limity tohoto materiálu. Už teď jsou komponenty obsažené v tranzistorech tak tenké, jak to fyzika dovolí. Aby se tyto limity překročily, výzkumníci zkoumají různé materiály, které mohou fungovat i v jedné nebo dvou atomu – takzvané 2D materiály. Jak zpětné testování zkresluje výsledky Pro studium výkonu těchto materiálů se výzkumníci často spoléhají na jednoduchou "back-gated" architekturu, která staví všechny komponenty tranzistoru na jednom kusu křemíku, aby byla výroba jednodušší a umožnila rychlé experimentování. V tomto uspořádání se ultratenký 2D polovodič, jako je molybdenový disulfid (MoS₂), nachází mezi dvěma kovovými kontaktními elektrodami, které propouštějí proud polovodičem. Proud proudu se zapíná nebo vypíná pomocí křemíkového substrátu jako ovládání hradla. Brána však nemoduluje pouze 2D polovodičový kanál; V architektuře "backgate" ovlivňuje také část polovodiče, která je pod kovovými kontakty. To vytváří jev nazývaný "kontaktní bránění", což je efekt, který zesiluje výkon tranzistoru snížením kontaktního odporu pomocí hradla. Ačkoliv je toto zlepšení výkonu zpočátku atraktivní a to, co výzkumníci chtějí, zpětně řízená architektura nemůže být použita v reálném zařízení kvůli omezením rychlosti a úniku elektrického proudu, které jsou vedlejšími účinky této architektury. "Zesílení výkonu zní jako dobrá věc," řekl Franklin. "Ale i když je tato architektura skvělá pro základní testování v laboratoři, má fyzická omezení, která brání jejímu použití v reálné technologii zařízení." Stavba spravedlivějšího testovacího zařízení Aby odhalila tento základní přispívající faktor, který je přítomen ve stovkách laboratorních studií 2D tranzistorů, Victoria Ravel, doktorandka v Franklinově laboratoři, strávila rok vývojem nové architektury zařízení, která umožňuje týmu přímo měřit, jak moc kontaktní bránění mění jejich výkon. Postavila symetrický tranzistor s dvojitou hradlou, který zahrnuje hradla nad a pod stejným 2D polovodičovým kanálem, kontakty a materiály. Jediný rozdíl mezi ovládáním zařízení zadní nebo horní bránou byl, zda je přítomen kontaktní brána, takže mohla provést přímé porovnání. "U fabricingu nikdy nevíš, na co narazíš," řekl Ravel. "Když vyrábíte v tak malých rozměrech, věci začínají být opravdu těžké s tím, co dokážete v rámci fyzických limitů." Výsledky byly ohromující. U větších zařízení kontaktní brána přibližně zdvojnásobila výkon. Jak Ravel zmenšoval zařízení na miniaturní rozměry relevantní pro budoucí technologie, efekt kontaktní brány se zvýšil. Při délce kanálu 50 nanometrů a kontaktní délce 30 nanometrů zvyšovalo kontaktní bránění výkon až šestinásobně. Jak se zařízení zmenšují, vysvětlil Franklin, kontakty dominují celkovému výkonu. Každý mechanismus, který mění chování kontaktu, se stává stále důležitějším. Protože většina výsledků 2D tranzistorů hlášených v průběhu let používala zpětně řízené architektury, mají výsledky Franklina a Ravela široké důsledky. Další kroky k realistickým 2D zařízením Dále tým plánuje škálování posunout ještě dál, s délkou kontaktů až na 15 nanometrů, a zkoumat alternativní kontaktní kovy ke snížení kontaktního odporu. Širším cílem je stanovit jasnější pravidla pro integraci 2D polovodičů do budoucích tranzistorových technologií. "Pokud mají 2D materiály jednou nahradit křemíkové kanály," řekl Franklin, "musíme být upřímní ohledně toho, jak architektura zařízení ovlivňuje to, co měříme. Tato práce je o položení těchto základů."