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De nouveaux transistors pour améliorer la communication sans fil

Transistors

Des chercheurs de l’université de Pékin en Chine ont récemment fabriqué de nouveaux transistors RF. Des transistors inédits basés sur des réseaux de NTC alignés. Ces transistors ont été créés à l’aide de deux méthodes distinctes, un tri à double dispersion et un processus d’alignement d’interfaces liquide binaire.

La plupart des technologies de communication sans fil nécessitent des dispositifs radiofréquences intégrés pouvant fonctionner à des fréquences supérieures à 90 GHz. Les deux semi-conducteurs les plus utilisés pour fabriquer des dispositifs radiofréquences sont les transistors à effet de champ (FET) CMOS au silicium et les transistors basés sur des semi-conducteurs composés III-V, notamment le GaAs.

Ces deux technologies RF ou radiofréquence à semi-conducteurs présentent toutefois une incapacité à atteindre simultanément des fréquences de fonctionnement élevées. Ils ne sont pas non plus faciles à intégrer dans les technologies de communication sans fil. Un candidat prometteur pour le développement de transistors à effet de champ à haute vitesse est le nanotube de carbone (CNT) semi-conducteur à simple paroi. Il dispose effectivement de propriétés électroniques et physiques favorables.

De nouveaux transistors RF basés sur des réseaux de NTC alignés

Les chercheurs de l’université de Pékin ont pu fabriquer de nouveaux transistors RF basés sur des réseaux de NTC alignés.

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« Les transistors à effet de champ à base de NTC pourraient atteindre de meilleures performances pour les applications SoC que les technologies basées sur le silicium et les semi-conducteurs composés III-V », a déclaré à Lianmao Peng, l’un des chercheurs qui ont réalisé l’étude.

« Cependant, la vitesse et le gain des transistors à effet de champ à base de NTC restent en deçà des prédictions théoriques. »

La vitesse des transistors à effet de champ à base de NTC a jusqu’à présent été limitée et insatisfaisante. Insuffisante et limité, car ils manquent de réseaux de NTC semi-conducteur bien alignés présentant une densité appropriée. Ils manquent également d’une grande uniformité, une grande pureté semi-conductrice et une grande mobilité des porteurs. Pour surmonter ces difficultés les chercheurs ont décidé d’adapter la structure des matériaux NTC. Ils ont pu ainsi et développer des dispositifs RF à base de NTC très performants.

Deux méthodes pour un résultat performant

Pour fabriquer leurs transistors RF, Peng et ses collègues ont principalement utilisé deux procédés. Ils ont fait appel à la lithographie par faisceau d’électrons (EBL) et au dépôt de couches atomiques (ALD). Ils ont ensuite complété la préparation de chacune des couches fonctionnelles des dispositifs à l’aide d’autres équipements de nanofabrication.

Les réseaux de nanotubes développés par Peng et ses collègues ont une densité d’environ 120 nanotubes par micromètre. Ils présentent également une mobilité des porteurs de 1 580 cm2V-1s-1. Ils ont également une vitesse de saturation pouvant atteindre 3,0 x 107 cm s-1. À l’aide de ces réseaux, les chercheurs ont fabriqué des transistors à effet de champ qui ont atteint une haute performance en courant continu lorsqu’ils fonctionnent à des fréquences millimétriques et térahertz.

Les résultats rassemblés par cette équipe de chercheurs démontrent que la vitesse RF des dispositifs à base de CNT peut atteindre les niveaux souhaitables décrits par les prédictions théoriques. À l’avenir, Peng et ses collègues aimeraient améliorer encore les performances des transistors RF à base de NTC. Mais cette fois, ils opteront davantage leur composition et leur structure.

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