TSMC e National Yang Ming Chiao Tung University (NYCU) demonstraram um avanço no design de transistores sub-1-nanometro ao engenhosamente uma camada de óxido de alumínio de 0,42-nanometro na interface entre o material do canal (dissulfeto de molib dnênio, MoS2) e o dielétrico do portão. Isto protege o fluxo de elétrons enquanto mantém camadas isolantes extremamente finas, abordando uma barreira persistente ao desempenho do transistor monocamada 2D.
A inovação contorna abordagens tradicionais focadas em depósito novel ou novos materiais dielétricos. Em vez disso, os pesquisadores oxidaram uma camada epaxial de alumínio ultrafina depositada na superfíscie do MoS2, e então adicionaram um dielétrico de óxido de háfnio de alto-κ no topo. A estrutura resultante oferece controle de fluxo de elétrons mais apertado e resistência reduzida comparável a uma espessura dielétrica de 1 nanometro— uma realização significativa para semicondutores atomicamente finos que têm apenas 0,7 nanometros de espessura.
Os transistores bidimensionais permitem maior controle de portão, resistência mais baixa e densidade de transistores aumentada: chips futuros poderiam atingir espessura de canal de 0,7 nanometro e comprimento de canal sub-3-nanometro. O trabalho TSMC-NYCU, publicado em Nature Electronics, fornece um plano para escalar essas estruturas e representa um passo importante em direção à próxima geração de dispositivos semicondutores além do silícío convencional.