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Une puce informatique traite et stocke des informations à l’aide de deux dispositifs différents. Si les ingénieurs pouvaient combiner ces dispositifs en un seul ou les placer les uns à côté des autres, il y aurait alors plus d’espace sur une puce, ce qui la rendrait plus rapide et plus puissante.

Des transistors qui sont dotés de deux fonctionnalités

Des ingénieurs de l’Université Purdue ont mis au point un moyen par lequel les millions de minuscules commutateurs utilisés pour traiter l’information – appelés transistors – pourraient également stocker cette information comme un seul appareil.
Cette méthode permet de résoudre un autre problème : combiner un transistor avec une technologie de mémoire plus performante que celle utilisée dans la plupart des ordinateurs, appelée RAM ferroélectrique. Les chercheurs tentent depuis des décennies d’intégrer les deux, mais des problèmes se posent à l’interface entre un matériau ferroélectrique et le silicium, le matériau semi-conducteur qui compose les transistors. Au lieu de cela, la RAM ferroélectrique fonctionne comme une unité séparée de la puce, ce qui limite son potentiel à rendre l’informatique beaucoup plus efficace.
Une équipe a découvert comment surmonter la relation entre le silicium et un matériau ferroélectrique. « Nous avons utilisé un semi-conducteur qui a des propriétés ferroélectriques. De cette façon, deux matériaux deviennent un seul matériau, et vous n’avez pas à vous soucier des problèmes d’interface, » dit Ye un des chercheurs impliqué dans ce projet. Le résultat est un transistor à effet de champ semi-conducteur ferroélectrique, construit de la même manière que les transistors actuellement utilisés sur les puces d’ordinateur.

Le séléniure d’alpha indium est la solution

Le matériau, le séléniure d’alpha indium, a non seulement des propriétés ferroélectriques, mais il répond aussi à la question d’un matériau ferroélectrique conventionnel qui agit habituellement comme isolant plutôt que comme semi-conducteur en raison d’une bande passante dite large, ce qui signifie que l’électricité ne passe pas et qu’aucun calcul ne se passe. Le séléniure d’alpha indium a une bande interdite beaucoup plus petite, ce qui permet au matériau d’être un semi-conducteur sans perdre ses propriétés ferroélectriques.
Mengwei Si, un chercheur postdoctoral de Purdue en génie électrique et informatique, a construit et testé ce nouveau transistor, trouvant que sa performance était comparable à celle des transistors à effet de champ ferroélectriques existants, et pourrait les dépasser avec plus d’optimisation.
Dans le passé, les chercheurs n’avaient pas été en mesure de construire une jonction tunnel ferroélectrique à haute performance parce que sa large bande interdite rendait ce matériau trop épais pour le passage du courant électrique. Comme le séléniure d’alpha indium a une bande interdite beaucoup plus petite, ce matériau peut avoir seulement 10 nanomètres d’épaisseur, ce qui permet à plus de courant de circuler à travers lui.

Des puces plus efficaces sur le plan énergétique

Plus de courant permet de réduire la surface d’un dispositif de plusieurs nanomètres, ce qui rend les puces plus denses et plus efficaces sur le plan énergétique, a dit M. Ye. Un matériau plus fin – même jusqu’à une seule couche atomique d’épaisseur – signifie également que les électrodes de chaque côté d’une jonction dans un tunnel peuvent être beaucoup plus petites, ce qui serait utile pour construire des circuits qui imiteraient des réseaux dans le cerveau humain.
Cette recherche a été publiée dans Nature Electronics,
Source : Purdue University
Crédit photo : Pixabay