I transistor bidimensionali del futuro arrivano dall’Università di Pisa. Un team di ingegneri, fisici e chimici, in collaborazione con l’Università di Scienza e Tecnologia di Wuhan (Cina), ha messo a punto un nuovo approccio alla produzione di transistor che ne aumenta le prestazioni ed è compatibile con i processi di produzione industriale, facilitando così il futuro trasferimento tecnologico una volta che la tecnologia sarà matura.
“I transistor – spiega Gianluca Fiori, docente di elettronica al Dipartimento di Ingegneria dell’Informazione dell’Università di Pisa – sono i mattoncini di base dei circuiti elettronici che costituiscono i nostri calcolatori. Sono molti anni che la ricerca in microelettronica cerca soluzioni che vadano oltre le prestazioni dei dispositivi basati sul silicio, orientandosi sui semiconduttori bidimensionali, dello spessore di uno o due atomi, che consentono di miniaturizzare i transistor e quindi di aumentarne il numero all’interno dei calcolatori, con un conseguente aumento di velocità ed efficienza. Il processo di produzione dei transistor bidimensionali presenta ancora delle criticità dovute alla presenza di difetti che ne limitano le prestazioni.”
Verso calcolatori basati su dispositivi bidimensionali
La ricerca, pubblicata nel numero di maggio della rivista Nature Electronics, ha proposto un metodo per migliorare la qualità dei materiali bidimensionali utilizzando l’ossigeno per aumentare le prestazioni dei transistor.
“Questo rappresenta un altro passo concreto verso la realizzazione di calcolatori basati su dispositivi bidimensionali – prosegue Damiano Marian, docente di Fisica della Materia al Dipartimento di Fisica all’Università di Pisa – a Pisa abbiamo lavorato sulla messa a punto teorica del sistema, mentre all’Università di Wuhan hanno curato la parte sperimentalmente: grazie a simulazioni a principi primi, in grado di modellare il comportamento della materia a livello atomico, siamo riusciti a spiegare le osservazioni sperimentali dimostrando come l’ossigeno possa “riparare” alcuni difetti naturalmente presenti nei materiali bidimensionali, “curando” il materiale che verrà utilizzato per costruire i transistor.”
“Infatti – conclude Teresa Cusati, chimico teorico e Tecnologa del Dipartimento di Ingegneria dell’Informazione dell’Università di Pisa – normalmente, questi difetti, che consistono in atomi mancanti all’interno della struttura, limitano il passaggio delle cariche elettriche, riducendo le prestazioni dei dispositivi. Introducendo in modo controllato atomi di ossigeno nel materiale, è stato possibile neutralizzare gran parte di questi difetti. Grazie a questo approccio, compatibile con i processi di fabbricazione industriale, questi transistor raggiungono un trasporto elettrico circa tre volte superiore rispetto ai dispositivi non trattati.”