Il MIT pensa all’arseniuro di boro cubico per il dopo silicio: è il semiconduttore migliore di tutti?

da Hardware Upgrade :

Il silicio è il materiale dell’elettronica ma, come abbiamo avuto modo di dire più volte, seppur meritevole di grande riconoscenza per tutta l’innovazione che ha permesso in questi ultimi 50 anni, non rappresenta il semiconduttore ideale e, prima o poi, dovrà farsi da parte in favore di soluzioni migliori.

Il silicio, d’altronde, ha i suoi problemi: sebbene permetta agli elettroni di muoversi facilmente nella sua struttura, non è così affabile nei confronti delle lacune, inoltre non è un grande conduttore di calore e questo richiede, come noto, sistemi di raffreddamento per evitare che si surriscaldi.

Così un team di ricercatori composto da professionisti del MIT, dell’Università di Houston e altre istituzioni ha iniziato a valutare un materiale chiamato “arseniuro di boro cubico” come possibile alternativa al silicio. I primi riscontri sono positivi, perché il materiale ha dimostrato caratteristiche migliori come un’alta mobilità di elettroni e lacune, nonché un’eccellente conducibilità termica.

Le qualità riscontrate sono così buone che, secondo i ricercatori, l’arseniuro di boro cubico è “il miglior materiale semiconduttore mai trovato e forse il migliore possibile“, si legge sulle pagine del MIT. Meglio, però, non farsi prendere dall’entusiasmo. Per testare il materiale sono stati usati “metodi speciali” che hanno permesso di valutare “piccole regioni all’interno del materiale”.

“Sarà necessario maggiore lavoro per determinare se l’arseniuro di boro cubico può essere prodotto in una forma pratica ed economica, tanto meno sostituire l’onnipresente silicio”. Siamo solo all’inizio di un lungo percorso. Il fatto che presenti una conducibilità termica quasi 10 volte maggiore del silicio e una bandgap molto buona, oltre all’elevata mobilità di elettroni e lacune, rende il materiale meritevole di maggiori studi.

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“Il calore rappresenta oggi un grosso collo di bottiglia per molti dispositivi elettronici. Il carburo di silicio sta sostituendo il silicio per l’elettronica di potenza nelle principali aziende di veicoli elettrici, tra cui Tesla, poiché ha una conducibilità termica tre volte superiore rispetto al silicio nonostante l’inferiore mobilità elettrica. Immagina cosa possono raggiungere gli arseniuri di boro, con una conducibilità termica 10 volte superiore e una mobilità molto più elevata rispetto al silicio. Può essere un punto di svolta“, ha dichiarato il ricercatore Jungwoo Shin.

Non solo la conducibilità termica del materiale è la migliore di qualsiasi semiconduttore ma è anche la terza in senso assoluto, accanto al diamante e al nitruro di boro cubico arricchito isotopicamente.  La sfida, ora, è quella di trovare modi pratici per produrre questo materiale in quantità utilizzabili e verificare altre proprietà come ad esempio la stabilità sul lungo periodo. Insomma, dai test di laboratorio a un chip finito e funzionante c’è un mondo ancora tutto da scoprire.


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