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Enregistrement W3025360557 · doi:10.1149/ma2020-0110843mtgabs

(Invited) Suspended Graphene Monolayers for Low Voltage Switches

2020· article· en· W3025360557 sur OpenAlexaff
Thomas Szkopek

Notice bibliographique

RevueECS Meeting Abstracts · 2020
Typearticle
Langueen
DomaineMaterials Science
ThématiqueGraphene research and applications
Établissements canadiensMcGill University
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésTransistorElectronicsElectrical engineeringDigital electronicsElectronic circuitVoltageComputer scienceMaterials scienceOptoelectronicsPhysicsEngineering

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Since the dawn of electronics, the energy efficiency of computation has been a driving force for change, motivating disruptive technology advances from vacuum tubes to discrete semiconductor devices to ultra-large-scale integrated circuits [1]. Modern society’s reliance on the electronics behind digital hardware will continue to grow, with accelerating demand for computing power driven by advances such as artificial intelligence and machine learning. Improving energy efficiency while maintaining functional density of integrated electronics is widely acknowledged as the most important technological challenge for electronics in the 21st century [2-7]. The thermodynamic limit to irreversible computation at room temperature is ~ kBT ln 2 = 18 meV per bit of information erasure, corresponding roughly to a limit of 18 meV per logical operation in a transistor based logic. By contrast, the energy consumed in a modern integrated circuit per logical operation is of the order 104-105 kBT ~ 0.6-6 keV, as a result of the energy consumed to transmit information between transistors by charging interconnect capacitance up to the operating voltage of the transistor. The mean energy consumed per transistor per clock-cycle in a digital circuit [7]: E = CV 2 [α + (I off/I on)β] where C ~ 10 fF is the average load capacitance dominated by interconnects, V ~ 1 V is the transistor operating voltage, α ~ 1% is the fraction of transistors that switch per clock-cycle, I on/I off ~ 106 is the on/off current ratio of the transistor, and β ~ 100-1000 is the ratio of clock period (~1 ns) to the intrinsic transistor switching delay time (~1 ps). Improving the energy efficiency of a transistor circuit can thus be achieved by reducing operating voltage V while maintaining the on/off current ratio I on/I off . Transistors are limited by the sub-threshold swing of current versus voltage, S = ∂VG/∂log(ID), which is typically subject to the thermionic limit ~(kT/e)×ln10 ≈ 60 mV/decade, although tunneling transistors can modestly surpass this limit but at the cost of a significant loss of current drive [2-7]. Switches with improved sub-threshold swing S are known as steep-slope devices. We propose a new approach to energy efficient electronics, consisting of nanomechanical suspended graphene steep-slope switches. The mechanical properties of graphene are ideally suited to nanoelectromechanical systems (NEMS). Graphene’s Young’s modulus Y ~ 1 TPa [8] is higher than any other material, but the atomic thinness of graphene t = 0.34 nm results in an elastic modulus for deflection of Ee = Et/(1−υ) ~ 400 N/m for an unstrained membrane. Graphene monolayers are the most flexible membranes known, and thus require less voltage than any other membrane for electrostatically actuated deflection. Adopting graphene as a membrane material can in principle achieve a ~10 fold reduction in operating voltage to ~0.1 V and thus a ~100 fold reduction in switching energy, as a direct result of suspended monolayer graphene’s uniquely low deflection modulus [9]. Experimental realization of such low-voltage operation poses challenges in device fabrication and scaling. References: [1] G. Moore, Electronics 38, 114 (1965). [2] A. M. Ionescu and H. Riel, Nature 479, 329 (2011). [3] A. Seabaugh, IEEE Spectrum (2013). [4] T. N. Theis and P. M. Solomon, Proc. IEEE 98, 2005 (2010). [5] V. Pott, H. Kam, R. Nathanael, J. Jeon, E. Alon and T.-J. K. Liu, Proc. IEEE 98, 2076 (2010). [6] A. Seabaugh and Q. Zhang, Proc. IEEE 98, 2095 (2010). [7] T. N. Theis and P. M. Solomon, Science 327,1591 (2010). [8] C. Lee, X. Wei, J. Kysar, & J. Hone, Science 321, 385–388 (2008). [9] M AbdelGhany, T Szkopek, Appl. Phys. Lett. 104, 013509 (2014).

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction machine sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,000
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,001
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Expérimental (laboratoire) · Signal consensuel: aucune
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: aucune
Score de désaccord entre enseignants0,032
Score d'incertitude au seuil0,106

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0000,001
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0000,000
Bibliométrie0,0000,000
Études des sciences et des technologies0,0010,000
Communication savante0,0010,002
Science ouverte0,0010,001
Intégrité de la recherche0,0020,002
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0320,011

Scores machine (provisoires)

Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.

Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.

Tête enseignante Opus0,036
Tête enseignante GPT0,277
Écart entre enseignants0,241 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeExpérimental (laboratoire)
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations0
Publié2020
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