Il primo transistor al silicene – Le Scienze

 

 

Il primo transistor al silicene, un analogo di silicio del grafene, è stato messo a punto da ricercatori italiani del Laboratorio MDM dell’Istituto per la microelettronica e microsistemi del CNR, ad Agrate Brianza, in collaborazione con colleghi dell’Università del Texas ad Austin. Per quanto allo stato attuale il dispositivo, descritto su “Nature Nanotechnology”, abbia una durata di funzionamento molto breve, la sua realizzazione apre nuove prospettive sulla possibilità di spingere la miniaturizzazione dei chip oltre il limite, ormai prossimo, delle attuali tecnologie. E questo senza dover riprogettare l’architettura dei chip, perché i transistor al silicene sono integrabili nell’attuale elettronica al silicio.

Schema del processo di produzione. (Cortesia Li Tao et al/Nature Nanotechnology)
Il grafene è costituito da uno strato monoatomico di atomi di carbonio che formano un reticolo a celle esagonali. Questo materiale è dotato di eccezionali proprietà di resistenza e di conduttività che lo rendono interessante per molte applicazioni, dalle quali sembrano però escluse alcune applicazioni nanoelettroniche, almeno per ora. A differenza dei semiconduttori usati nei chip dei computer, il grafene è privo del cosiddetto gap di banda: si tratta di intervallo di energie che gli elettroni di un dato materiale non possono assumere e che agisce da indispensabile barriera affinché lo stesso materiale funzioni da semiconduttore.

Dato che molte delle proprietà più apprezzate del grafene dipendono dalla sua bidimensionalità, si è cercato di creare analoghe strutture 2D con altri materiali, riuscendo nel 2012 a realizzare il primo “foglio” di silicene, cioè un reticolo a celle esagonali con spessore monoatomico composto solo da silicio.

Tuttavia, per ottenere un foglio di silicene bisogna ricorrere alla deposizione di vapore su una lastra di argento, una tecnica complessa. Inoltre, a differenza del grafene, il silicene è instabile quando esposto all’aria, tanto da renderne problematico il trasferimento dall’apparecchiatura di produzione e la sua deposizione sugli altri strati del chip.

Eugenio Cinquanta, Li Tao e colleghi hanno sviluppato una tecnica con cui ottenere un foglio di silicene in modo che venga protetto già in fase di produzione da uno strato nanometrico di allumina. Questo wafer di silicene può essere trasferito sullo strato di ossido di silicio che forma la base del chip. Due sottili incisioni della pellicola di argento permettono poi di creare i necessari contatti.

Grazie alla tecnica da loro sviluppata, i ricercatori hanno mostrato che il silicene ha effettivamente le caratteristiche di semiconduttore, tuttavia gli scienziati hanno anche notato che nel punto di creazione dei contatti questo analogo del grafene si degrada velocemente. Come risultato, negli esperimenti effettuati la vita del transistor al silicene non ha superato i due minuti.

Anche se alcuni ricercatori del settore sono scettici sulla possibilità di allungare sensibilmente la vita di questi transistor, Cinquanta e colleghi intendono sperimentare la possibilità di dotare i fogli di silicene di un’ulteriore “armatura” di protezione che permetta di superare l’ostacolo della degradazione veloce.

Source: www.lescienze.it

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