Kemajuan signifikan dalam transistor perovskite tipe-p Korea, berpotensi digunakan untuk DRAM komputasi AI.

Tim peneliti Korea Selatan mencapai terobosan di bidang semikonduktor, berhasil mengembangkan transistor perovskit tipe-p dengan kinerja dan stabilitas yang sangat meningkat, yang diharapkan dapat memecahkan masalah inti yang telah lama membatasi pengembangan chip berkinerja tinggi dan berdaya rendah, serta membuka jalur baru untuk perangkat memori generasi berikutnya seperti DRAM bertumpuk vertikal untuk komputasi AI.

Menurut laporan Korea Herald pada hari Kamis, tim peneliti Profesor Noh Yong-young dari Universitas Sains dan Teknologi Pohang (POSTECH) mengumumkan bahwa transistor perovskit tipe-p berbasis film cesium-timah-iodin (CsSnI₃) yang mereka kembangkan memiliki mobilitas lubang melebihi 50 cm²/V·s, rasio on/off arus lebih dari 100 juta (10⁸), mencapai level tertinggi transistor perovskit tipe-p secara global. Hasil penelitian terkait telah dipublikasikan di jurnal akademik internasional terkemuka Nature.

Terobosan inti dari penelitian ini adalah mengatasi masalah stabilitas udara yang telah lama dihadapi oleh semikonduktor perovskit berbasis timah – perangkat baru dapat bekerja secara stabil di udara selama lebih dari 4 jam, dan mempertahankan kinerja awal selama lebih dari satu bulan di bawah kondisi penuaan dipercepat pada suhu 100°C, sementara perangkat serupa sebelumnya gagal dalam hitungan menit di udara.

Tim peneliti menyatakan bahwa hasil ini akan mempercepat proses aplikasi praktis transistor film tipis perovskit tipe-p di sirkuit terintegrasi, yang memiliki signifikansi penting bagi DRAM bertumpuk vertikal untuk komputasi AI, sirkuit driver layar generasi baru, dan perangkat wearable.

Transistor tipe-p: Salah satu dari "Sepuluh Masalah Masa Depan" di bidang semikonduktor

Transistor adalah unit dasar penyusun chip, dibagi menjadi dua jenis: tipe-n yang mentransmisikan elektron dan tipe-p yang mentransmisikan lubang (tempat kosong yang ditinggalkan setelah elektron pergi). Realisasi semikonduktor berkinerja tinggi dan berdaya rendah bergantung pada keseimbangan kinerja kedua jenis transistor, namun peningkatan kinerja transistor tipe-p secara historis sangat sulit, dan telah ditetapkan oleh Kementerian Sains dan TIK Korea Selatan sebagai salah satu dari "Sepuluh Masalah Masa Depan di Bidang Semikonduktor".

Bahan perovskit berbasis timah telah lama dianggap sebagai kandidat untuk memecahkan masalah ini karena transmisi lubang yang lancar dan kinerja yang sebanding dengan semikonduktor oksida yang ada. Namun, kelemahan utamanya adalah sangat sensitif terhadap udara: ion timah yang belum bereaksi (Sn²⁺) yang tersisa di permukaan bahan dengan cepat teroksidasi saat kontak dengan udara, menghasilkan sejumlah besar cacat yang menghalangi aliran muatan, menyebabkan penurunan drastis kinerja semikonduktor.

"Rekonstruksi Permukaan Volatil" Memecahkan Hambatan Stabilitas

Tim Noh Yong-young mengusulkan solusi bernama "Rekonstruksi Permukaan Volatil".

Setelah perlakuan dengan kalium asetat (KAc) pada permukaan semikonduktor CsSnI₃, ion timah yang belum bereaksi yang sebelumnya menyebabkan degradasi kinerja berubah menjadi senyawa volatil timah(II) asetat (Sn(Ac)₂) dan secara alami menguap ke udara. Setelah ion timah pergi, kalium iodida (KI) secara spontan terbentuk in-situ, membentuk "lapisan pertahanan diri" yang melindungi semikonduktor dari erosi lingkungan eksternal.

Proses ini secara signifikan menurunkan tegangan ambang perangkat, mobilitas lubang melebihi 50 cm²/V·s, dan rasio on/off arus mencapai lebih dari 10⁸. Dalam hal stabilitas, perangkat baru dapat bekerja terus menerus di udara selama lebih dari 4 jam, dan di bawah kondisi penuaan dipercepat pada suhu 100°C juga dapat mempertahankan kinerja awal selama lebih dari satu bulan, lompatan kualitatif dalam stabilitas dibandingkan dengan perangkat serupa sebelumnya.

Prospek Aplikasi: Penyimpanan AI, Driver Layar, dan Perangkat Wearable

Profesor Noh Yong-young menyatakan bahwa ini adalah pertama kalinya di dunia hasil tentang transistor film tipis perovskit tipe-p dipublikasikan di Nature, berkat dukungan berkelanjutan dari Samsung Display dan Kementerian Sains dan TIK Korea Selatan selama enam tahun.

Dia menunjukkan bahwa penelitian ini memecahkan masalah stabilitas rendah yang telah lama ada pada semikonduktor perovskit berbasis timah, dan akan mendorong penetapan stabilitas jangka panjang transistor film tipis perovskit tipe-p serta implementasi aplikasinya di sirkuit terintegrasi. Dalam arah aplikasi, teknologi ini diharapkan menjadi dasar penting untuk teknologi inti industri elektronik masa depan seperti perangkat memori DRAM bertumpuk vertikal untuk komputasi AI, sirkuit driver layar generasi baru, perangkat wearable, dan perangkat semikonduktor dengan integrasi tinggi.

Peringatan Risiko dan Klausul Penafian

        Pasar memiliki risiko, investasi harus berhati-hati. Artikel ini bukan merupakan saran investasi pribadi, dan juga tidak mempertimbangkan tujuan investasi, kondisi keuangan, atau kebutuhan khusus pengguna individu. Pengguna harus mempertimbangkan apakah pendapat, pandangan, atau kesimpulan apa pun dalam artikel ini sesuai dengan situasi spesifik mereka. Investasi berdasarkan ini, tanggung jawab ada pada diri sendiri.