Super transistor con due nuovi materiali bidimensionali composti da arsenico e antimonio

Studio dell’università di Pisa e del Politecnico di Losanna

[26 agosto 2016]

Transistor Università di Pisa

Non solo grafene, due nuovi materiali bidimensionali promettono di rivoluzionare il futuro delle tecnologie.  Nello  studio “Performance of arsenene and antimonene double-gate MOSFETs from first principles”, appena pubblicato su Nature Communications, i ricercatori dell’università di Pisa e del Politecnico di Losanna hanno mostrato che «l’arsenéne e l’antimonéne, materiali bidimensionali composti da arsenico e antimonio, possono consentire di realizzare transistor ad alte prestazioni con lunghezza di canale di soli 5 nm, non ottenibile con il silicio».

Alla ricerca hanno partecipato Gianluca Fiori, Elias Dib  e Giuseppe Iannacone, del dipartimento di ingegneria dell’nformazione dell’università di Pisa e  all’ateneo pisano sottolineano che «Per capire gli effetti della miniaturizzazione in questo settore, basta pensare che il telefono che abbiamo in tasca è ormai un potente calcolatore grazie al fatto che l’industria dei semiconduttori è riuscita a realizzare negli ultimi 50 anni transistor sempre più piccoli e a raddoppiarne ogni 24 mesi il numero contenuto in un chip. Per sostenere questo ritmo di innovazione, comunemente chiamato Legge di Moore, nei laboratori di ricerca in tutto il mondo si sta esplorando l’uso dei nuovi materiali bidimensionali, che hanno lo spessore di un solo atomo e quindi promettono una riduzione ulteriore delle dimensioni complessive dei transistor».

Fiori spiega che «Negli ultimi dodici anni, cominciando con il grafene, sono stati scoperti decine di materiali bidimensionali con proprietà interessanti per l’elettronica, ma anche con svantaggi significativi rispetto al silicio. E’ quindi necessario selezionare quelli più promettenti su cui concentrare la ricerca. Il fatto è che la tecnologia di fabbricazione di questi materiali è ancora ai primi passi, per cui l’unico modo di valutare le potenzialità dei transistor basati sui nuovi materiali è di fare simulazioni al calcolatore, atomo per atomo, per poi orientare la ricerca sperimentale e industriale».

Lo studio si basa su sofisticati codici di simulazione di materiali e di dispositivi elettronici sviluppati dal  Politecnico di Losanna e dalluniversità di Pisa, distribuiti con licenza open source e utilizzati da decine di gruppi di ricerca in tutto il mondo. Iannacone conclude: «Si tratta di una linea di ricerca che richiede la convergenza della chimica, della fisica e dell’ingegneria e la definizione di un linguaggio e di un corpo di conoscenze comuni. Dunque una ricerca fondamentale che vuole risolvere un problema applicativo concreto, superando la distinzione formale tra ricerca di base e applicata».