Costruito un transistor lungo 1 nanometro senza silicio

Schema di transistor fatto di nanotubi di carbonio e disolfuro di molibdeno (Immagine cortesia Sujay Desai/UC Berkeley)
Schema di transistor fatto di nanotubi di carbonio e disolfuro di molibdeno (Immagine cortesia Sujay Desai/UC Berkeley)

Un articolo pubblicato sulla rivista “Science” descrive la creazione di un nuovo tipo di transistor con un gate funzionante di un solo nanometro, un miliardesimo di metro, il più piccolo mai realizzato. Un team guidato da Ali Javey del Energy’s Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab) del Dipartimento dell’Energia americano ha utilizzato nanotubi di carbonio e disolfuro di molibdeno come materiali per realizzare questo transistor al posto del silicio.

La lunghezza del gate, una delle parti di un transistor, viene considerata quella che definisce la dimensione del transistor. La continua miniaturizzazione di questi dispositivi a semiconduttori fondamentali nel campo dell’elettronica sta raggiungendo i limiti delle possibilità del silicio. Il prossimo anno ci si aspetta l’entrata in commercio di microprocessori prodotti con un processo a 10 nanometri e vari esperimenti sono stati condotti per produrre transistor ancor più piccoli.

Il limite fisico per un transistor in silicio è di 5 nanometri perché con una lunghezza inferiore gli elettroni cominciano a muoversi in maniera incontrollata attraverso il gate impedendo il suo funzionamento. Proprio per questo i produttori di microprocessori e non solo loro stanno da tempo esplorando materiali alternativi.

I nanotubi di carbonio sono considerati tra le possibilità più promettenti per costruire transistor piccolissimi ma il team del Berkeley Lab li ha usati assieme al disolfuro di molibdeno, parte del gruppo dei dicalcogenuri. Si tratta di metalli di transizione con caratteristiche intermedie tra quelle di materiali bidimensionali come il grafene e quelle di materiali tridimensionali come il silicio. Per questo motivo, tra le altre cose possono raggiungere dimensioni estremamente ridotte.

Le normali tecniche litografiche usate per produrre transistor basati sul silicio non funzionano quando le dimensioni sono così piccole. Questo è il motivo che ha spinto i ricercatori a utilizzare nanotubi di carbonio per costruire il gate che, assieme agli elementi chiamati source e drain, fatti di disolfuro di molibdeno, formano il transistor.

Un test del transistor prodotto ha mostrato che funziona. Si tratta di un test di laboratorio, una verifica di un concetto teorico ben diversa dalla sua applicazione pratica. Ali Javey è il primo a far notare che c’è molto da fare prima di poter costruire un chip con questo tipo di transistor. Tuttavia, il fatto che funzioni significa che è possibile costruire microprocessori più potenti di quelli possibili con tecnologie basate sul silicio.

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