TSMC y la Universidad Nacional de Yang Ming Chiao Tung (NYCU) demostraron un avance en el diseño de transistores sub-1-nanometro al caracterizar una capa de óxido de aluminio de 0,42-nanometro en la interfaz entre el material del canal (disulfuro de molibdeno, MoS2) y el dieléctrico de la puerta. Esto protege el flujo de electrones mientras se mantienen capas aislantes extremadamente finas, abordando una barrera persistente al desempeño del transistor monocapa 2D.
La innovación evita enfoques tradicionales enfocados en depósito novedoso o nuevos materiales dieléctricos. En su lugar, los investigadores oxidaron una capa epaxial de aluminio ultrafina depositada en la superficie del MoS2, y luego añadieron un dieléctrico de óxido de hafnio de alto-κ en la parte superior. La estructura resultante proporciona control de flujo de electrones más apretado y resistencia reducida comparable a un espesor dieléctrico de 1 nanometro: un logro significativo para semiconductores atomícamente delgados que tienen solo 0,7 nanometros de espesor.
Los transistores bidimensionales permiten mayor control de puerta, menor resistencia y mayor densidad de transistores: los chips futuros podrían alcanzar un espesor de canal de 0,7 nanometro y una longitud de canal sub-3-nanometro. El trabajo TSMC-NYCU, publicado en Nature Electronics, proporciona un plan para escalar estas estructuras y representa un paso importante hacia la próxima generación de dispositivos semiconductores más allá del silicio convencional.