Smartphones innehåller miljarder små switchar som kallas transistorer som gör att vi kan ta hand om otaliga uppgifter utöver att ringa samtal - skicka texter, navigera kvarter, knäppa selfies och googla namn. Dessa omkopplare involverar en elektriskt ledande kanal vars konduktivitet kan ändras av en grindterminal, som separeras från kanalen med en dielektrisk film som bara är 5 till 6 atomer tjock.

Transistorer har miniatyriserats under de senaste 50 åren baserat på Moores lag, en observation att antalet transistorer på ett chip kan fördubblas ungefär var 18:e månad medan kostnaden halveras. Men vi har nu nått den punkt där transistorer inte kan fortsätta att skala ytterligare.

I journalen Tillämpad fysikbokstäver , forskare granskar negativa kapacitansfält-effekt-transistorer (NC-FET), ett nytt enhetskoncept som föreslår att traditionella transistorer kan göras mycket effektivare genom att helt enkelt lägga till ett tunt lager av ferroelektriskt material. Om det fungerar, samma chip kan beräkna mycket mer, men kräver mindre frekvent laddning av batteriet.

Teknikens fysik bedöms över hela världen och, i deras artikel, forskarna sammanfattar state-of-the-art arbete med NC FET och behovet av självkonsistent och sammanhängande tolkning av en mängd olika experiment som rapporteras i litteraturen.

"NC FETs föreslogs ursprungligen av min kollega professor Supriyo Datta och hans doktorand Sayeef Salahuddin, som nu är professor vid University of California, Berkeley, "sa Muhammad Ashraful Alam, professor i el- och datateknik vid Purdue University.

Från allra första början, Alam tyckte att NC-FET-konceptet var spännande-inte bara för att det löser ett akut problem med att hitta en ny elektronisk switch för halvledarindustrin, men också för att det fungerar som en konceptuell ram för en bred klass av fasövergångsanordningar som tillsammans kallas "Landau-switchar".

"På senare tid, när min kollega och medförfattare professor Peide Ye experimentellt demonstrerade dessa transistorer, det var ett tillfälle att arbeta med honom för att utforska djupt spännande funktioner i den här enhetstekniken, "Alam sa." Vår artikel sammanfattar vårt "teoretiker-experimentella" perspektiv när det gäller ämnet. "

Även om hundratals artiklar har publicerats om ämnet, enligt forskarna, giltigheten av kvasi-statisk NC och gränserna för frekvens-tillförlitlighet för NC-FET diskuteras fortfarande hårt.

Om det är slutgiltigt demonstrerat och integrerat i moderna IC:er, effekten av NC-FET-transistorerna kommer att vara transformativ. "Med tanke på potentialen det finns ett behov av systematisk analys av enhetskonceptet, "sa Ye." Vi fann att data från olika grupper har en stor spridning och forskare använder mycket olika tekniker för att karakterisera sina enheter. Detta kräver en integrerad och omfattande analys av den befintliga datamängden. "

Forskarna hoppas att deras arbete kommer att föra samhället samman för att föreslå sätt att göra samordnade framsteg för att förverkliga denna lovande teknik.