HONG KONG SAR – Media OutReach Newswire – 31 Agustus 2026 – Generasi mikroelektronika berikutnya sangat bergantung pada peningkatan kinerja switching transistor untuk meningkatkan kemampuan komputasi. Namun, teknologi semikonduktor konvensional telah mencapai batas fisik yang dikenal sebagai “batas Boltzmann”, yang membatasi efisiensi energi transistor tradisional. Tim peneliti di The Hong Kong Polytechnic University (PolyU) telah mengembangkan tunnelling field-effect transistor (TFET) inovatif yang memanfaatkan nanomaterial 2D. Terobosan ini dapat menjadi landasan bagi pengembangan komputasi hemat energi dan chip AI generasi berikutnya.

Keterangan Foto: Prof. Jianhua Hao (kanan), Dr. Zehan Wu, Research Assistant Professor di Department of Physics and Materials, PolyU, sekaligus penulis pertama artikel penelitian yang diterbitkan di Science (kiri), bersama tim peneliti, membuat heterostruktur ultra-tipis dari lapisan bismut 2D dan indium selenide menggunakan teknik pulsed laser deposition.

Penelitian ini dipimpin oleh Prof. Jianhua Hao, Head of the Department of Physics and Materials sekaligus Chair Professor of Materials Physics and Devices di PolyU, bekerja sama dengan National University of Singapore, The Hong Kong University of Science and Technology, Peking University, dan Singapore University of Technology and Design. Hasil penelitian tersebut telah dipublikasikan dalam jurnal ilmiah bergengsi Science.

Transistor konvensional mengandalkan emisi termionik muatan listrik, yang membutuhkan tegangan gerbang minimum sebesar 60 milivolt (mV). Namun, “batas Boltzmann” membuat nilai subthreshold swing di bawah 60 mV per dekade (mV decade⁻¹) pada suhu kamar secara fisik tidak mungkin dicapai, sehingga membatasi kemajuan dalam pengembangan perangkat elektronik berperforma tinggi.

Prof. Hao mengatakan, “Dengan memanfaatkan tunneling kuantum, TFET kami berhasil menembus batas tersebut dan membuka jalan bagi sirkuit terintegrasi berdaya ultra-rendah dan berkinerja tinggi yang sangat dibutuhkan untuk chip AI generasi baru serta berbagai aplikasi semikonduktor canggih.”

Tim Prof. Hao menciptakan heterostruktur ultra-tipis yang terdiri atas lapisan bismut 2D dan indium selenide yang disusun secara bergantian menggunakan teknik pulsed laser deposition. Dengan mengendalikan struktur lapisan secara presisi, bismut yang biasanya bersifat semilogam dapat berubah menjadi semikonduktor dalam bentuk 2D, sehingga memungkinkan pembawa muatan melakukan tunneling secara efisien menuju indium selenide melalui mekanisme tunneling kuantum.

TFET yang dihasilkan mampu mencapai nilai SS yang jauh di bawah batas 60 mV decade⁻¹. Saat dioperasikan pada suhu kamar dengan substrat silikon, perangkat tersebut hanya membutuhkan rentang tegangan gerbang sebesar 160 mV, jauh lebih rendah dibandingkan 800 mV yang sebelumnya dibutuhkan.

Perangkat ini berhasil mengatasi salah satu tantangan dalam pengembangan TFET eksperimental dengan menghasilkan arus keluaran yang tinggi sekaligus rasio arus ON/OFF yang sangat tinggi. Karakteristik tersebut membantu menggerakkan berbagai gerbang logika pada tahap berikutnya dan mengurangi waktu tunda pada sirkuit.