Imaginez une route de montagne où les voitures roulent vite et sans bouchons, jusqu'à ce qu'elles tombent sur un virage serré. Dans le transistor à oxyde de gallium, les électrons jouent le rôle des voitures, et la haute tension celui du virage. D'habitude, dans ces composants, les électrons butent sur les aspérités de la route et perdent de la vitesse, mais ici le canal est conçu pour qu'ils filent sans entrave.

Dans ce transistor, les électrons ne sont pas dispersés dans tout le cristal, mais rassemblés en une couche mince de quelques atomes d'épaisseur. Cette couche s'appelle un gaz d'électrons bidimensionnel. Pour la créer, on a ajouté au matériau un dopant au silicium, mais pas dans le canal lui-même, dans la couche voisine. Ainsi, les électrons sont séparés du dopant et se déplacent sans collisions, comme des voitures sur un bitume tout neuf.

Les chercheurs ont testé ce qui se passe quand on augmente la distance entre la grille et le drain, deux électrodes qui commandent le courant. Plus cette section est longue, plus la tension que supporte le transistor est élevée. Avec une distance de 28 micromètres, le composant a atteint 6,6 kilovolts. C'est comme si la route étroite s'élargissait progressivement, permettant aux voitures d'accélérer en toute sécurité.

Mais même sur une telle route, il y a un virage dangereux. Au bord de la grille, le champ électrique se concentre, comme un flot de voitures avant un virage serré. Si le champ devient trop intense, le transistor claque. Dans ces travaux, le champ au bord a atteint 12 mégavolts par centimètre, soit cinq fois la moyenne. Cela montre qu'il y a encore de la marge pour améliorer la conception.

La route de montagne n'est pas encore parfaite, mais elle permet déjà de passer là où il n'y avait qu'un cul-de-sac. Pour la première fois, un transistor à oxyde de gallium à gaz d'électrons bidimensionnel a supporté une tension de plusieurs kilovolts sans artifice supplémentaire. Cela ouvre la voie à des convertisseurs compacts pour les véhicules électriques et les réseaux électriques, où chaque centimètre compte.