Onderzoekers van de Universiteit van Notre Dame du Lac en de Universiteit van Purdue hebben ontdekt dat transistoren van enkellaags fosfor ná productie opnieuw kunnen worden gerangschikt. Dat betekent dat dergelijke transistoren een toepassing kunnen hebben voor chips die extra veilig moeten zijn.
Enkellaags fosfor is vergelijkbaar met grafeen omdat het ook een dikte heeft van slechts één atoom. De wetenschappers benadrukken dat chips van silicium chipdelen moeten hebben waarvan bekend is dat ze een positieve of negatieve lading hebben. Deze transistoren worden n- en p-type genoemd en worden gemaakt via een proces genaamd doping. Deze transistoren kunnen na productie niet meer veranderen van type. Als de lading uit te lezen is, is in theorie te achterhalen hoe bepaalde beveiligingsmechanismen werken. Dat kan gevolgen hebben voor de veiligheid van de chip. Dit blijkt ook geen vergezocht probleem te zijn; Ars Technica schreef in 2011 dat het mogelijk is om met microscopen de functie en werking van chips te achterhalen. Toentertijd had dat implicaties voor de veiligheid van politiesloten en luchthavens.
Het nieuwe onderzoek wijst uit dat het met dit materiaal (fosforeen of zwarte fosfor) mogelijk is om de functie (en dus de lading) van de transistor te veranderen, waardoor het niet permanent n- of p-transistoren zijn. Dit materiaal van slechts één fosforatoom dik heeft de eigenschap dat het regelmatige toppen en dalen vormt, in tegenstelling tot bijvoorbeeld het koolstofmateriaal grafeen. Dat betekent dat het een beter voorspelbare structuur heeft en vermoedelijk makkelijker inzetbaar is als (extreem kleine) transistor. Fosforeen heeft bovendien als voordeel dat het een kleine bandgap heeft, waardoor het spanningsverschil niet zo groot hoeft te zijn om een stroom te laten lopen. Bij hogere voltages is het verschil tussen de aan- en uit-fase bovendien beter waar te nemen en het testobject blijkt uitstekende resultaten te bieden.
De molecuulstructuur van zwarte fosfor.
Het testproduct was een beperkte chip met een key van slechts een enkele bit die de toestand van de gate bepaalde. Met de bit in bijvoorbeeld de 0-toestand is het mogelijk om een nand-functie (not-and) uit te voeren, en met de bit in de 1-toestand is het mogelijk om een nor-functie uit te voeren (not-or). Het blijkt ook mogelijk om een exclusive-or-functie (xor) en een nor-functie met dezelfde logica uit te voeren.
De resultaten tonen inderdaad waarden die betrekking hebben op een werkende nand- en nor-gate, maar in dit geval was het hetzelfde stukje fosfor. Afbeelding met dank aan Ars Technica.
Bron: Nature Electronics
