Gli scienziati del Massachusetts Institute of Technology (MIT) hanno trovato un modo per far crescere materiali bidimensionali su cristalli di silicio senza danneggiarli. Ciò apre nuove prospettive per la creazione di chip per computer più potenti che possono essere utilizzati in vari campi.
I materiali bidimensionali sono strati atomici con proprietà uniche adatte alla creazione di transistor semiconduttori. Tuttavia, coltivarli su circuiti di silicio richiede temperature elevate, che possono rovinare i circuiti stessi.
Per risolvere questo problema, gli scienziati hanno inventato un nuovo forno a due scomparti: a bassa temperatura e ad alta temperatura. Nella parte a bassa temperatura, hanno posizionato verticalmente il cristallo di silicio in modo che non si surriscaldasse. Nella parte ad alta temperatura, hanno fornito composti chimici di molibdeno e zolfo, che si sono depositati sul cristallo sotto forma di un materiale bidimensionale: il bisolfuro di molibdeno. Per proteggere lo strato superiore di silicio dal contenuto di zolfo, lo hanno anche ricoperto con un sottile strato di materiale protettivo.
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Con questo nuovo processo, gli scienziati sono stati in grado di accelerare notevolmente la crescita di materiali bidimensionali. Se prima ci voleva un’intera giornata, ora si fa in un’ora. Inoltre, gli scienziati sono stati in grado di far crescere diversi strati uniformi di materiali bidimensionali su un cristallo da 8 pollici. Ritengono inoltre che il nuovo processo potrebbe fare una grande differenza per l’industria dei semiconduttori.
Ne hanno parlato in un articolo pubblicato sulla rivista Nature Nanotechnology. Il team comprende esperti del MIT, del MIT Lincoln Lab, dell’Oak Ridge National Laboratory e di Ericsson.
Jiadi Zhu, uno studente laureato del MIT e coautore dell’articolo, ha paragonato l’uso di materiali 2D alla costruzione di un edificio a più piani: “Se hai un solo piano, come faresti normalmente, non ci starebbero molte persone. Ma con più piani, l’edificio ospiterà più persone che potranno fare cose nuove e straordinarie. Abbiamo il silicio come piano terra, e poi possiamo avere molti piani di materiali 2D”.
I materiali bidimensionali come il bisolfuro di molibdeno hanno proprietà uniche che li rendono candidati ideali per transistor semiconduttori ad alte prestazioni e bassa potenza. Gli scienziati del MIT hanno risposto a questa sfida sviluppando un nuovo processo a bassa temperatura per far crescere materiali bidimensionali direttamente su chip di silicio senza danneggiarli.
Ciò ha permesso di creare strutture eterogenee di silicio e materiali bidimensionali che potrebbero essere utilizzate per costruire chip per computer più potenti. Lo studio apre prospettive per lo sviluppo di nuove applicazioni nel campo dell’optoelettronica, spintronica, sensori, energia e altri campi.
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