da Hardware Upgrade :
Il grafene uno tra i materiali bidimensionali pi
noti: il termine “bidimensionale” utilizzato per indicare la particolare
struttura in cui le molecole sono collocate in maniera tale da formare un
reticolo dello spessore di un singolo atomo.
I materiali bidimensionali vengono da tempo indagati per le loro
propriet elettroniche particolarmente promettenti nell’ottica della
miniaturizzazione degli elementi elettronici, anche se gli esempi di
dispositivi funzionali costruiti con questi materiali sono sempre stati
caratterizzati da assemblaggi condotti praticamente su misura, con una
parte di intervento manuale da parte dei ricercatori. Si tratta quindi,
fino ad ora, di una caratteristica non adatta alla produzione in volumi
tramite macchinari.
Lo scenario potrebbe per presto cambiare: un
gruppo di ricercatori ha infatti sperimentato una tecnica per
realizzare wafer di transistor basati su materiali bidimensionali
cos da poter sistematizzare la produzione. E’, del resto, il percorso pi
ovvio perch le tecniche oggi in uso consentono di lavorare materiali su
scala nanometrica a volumi elevati.
Fino ad ora le strade intraprese per portare i materiali bidimensionali
vicini alla produzione in volumi sono state costituite
dall’identificazione di metodi che permettessero di utilizzare tali
materiali nelle tradizionali tecniche di produzione di semiconduttori.
In generale l’approccio principale stato quello di utilizzare le
tecniche tradizionali per la produzione dei collegamenti metallici, in
seguito stratificare il materiale bidimensionale sopra di essi e,
successivamente, una ulteriore lavorazione che pu prevedere l’aggiunta di
altri elementi metallici al di sopra del materiale bidimensionale.
Quest’ultima parte quella pi critica, perch la deposizione di elementi
metallici pu danneggiare o inquinare il materiale bidimensionale, andando
a creare cortocircuiti all’interno della sua struttura, con una possibile
compromissione delle prestazioni.
I ricercatori hanno quindi concepito un modo per costruire
separatamente tutte le singole parti del circuito, per assemblarle
in seguito in condizioni particolari. La fase meno problematica si
rivelata essere quella della costruzione dei gate del transistor,
modellati su un substrato solido e rivestiti con ossido di
alluminio.
Con un processo separato stato formato un foglio di bisolfuro di
molibdeno, un materiale bidimensionale, al di sopra di una
superficie di biossido di silicio usando la tecnica di deposizione chimica
da vapore. Il foglio stato sollevato e deposto sopra l’ossido di
alluminio, andando quindi a formare uno strato semiconduttore dello
spessore di un atomo al di sopra del gate. A questo punto per la
costruzione del transistor stato necessario aggiungere gli elettrodi di
sorgente e pozzo.
Gli elettrodi sono stati realizzati anch’essi separatamente, formandoli
su una superficie solida e incorporandoli in seguito in un polimero.
Questa struttura (elettrodi e polimero) sono stati in seguito separati
dalla superficie solida, dando luogo ad un foglio polimerico con i
cablaggi incorporati nella superficie inferiore. Il foglio polimerico ha
per una flessibilit che potrebbe causare qualche problema
nell’allineamento tra gli elettrodi ed il gate: per scongiurare il
problema il polimero stato unito ad un foglio di quarzo prima di
procedere allo stampaggio sul wafer ricoperto di elettrodi e, in questo
modo, il cablaggio stato depositato direttamente sopra al disolfuro
di molibdeno realizzando transistor funzionali.
Si tratta di un processo che nel suo insieme pi delicato rispetto alle
tecniche tradizionali della produzione di semiconduttori, e richiede
inoltre una particolare precisione per il posizionamento degli
elettrodi. Nelle sperimentazioni portate avanti dai ricercatori
stato proprio l’allineamento a causare talvolta alcuni problemi, con gli
elettrodi finiti fuori posizione per via di una lieve torsione al momento
della deposizione. Questo aspetto dovr essere ulteriormente indagato e
auspicabilmente migliorato, ammesso che sia possibile farlo.
Ma quando l’allineamento avvenuto correttamente i risultati sono stati
soddisfacenti, con i transistor che hanno mostrato un funzionamento pi
coerente e prestazioni migliori rispetto a quelli realizzati impiegando
tecniche pi tradizionali. Sebbene l’approccio abbia funzionato, ancora
presto per vedere nel disolfuro di molibdeno un possibile sostituto del
silicio: l’intero processo, pur avendo i connotati necessari per essere
messo a sistema, ha alcuni punti che necessitano di ulteriore ricerca
e sviluppo. Ma, almeno, pu rappresentare un punto di partenza di un
nuovo percorso che potrebbe portare ai materiali bidimensionali come
elementi fondanti l’elettronica del futuro.