Piccolo come un atomo, grande come un transistor mai visto prima. Il made in Italy mette a segno un altro grande colpo. L’Istituto di Tecnologia è riuscita nell’impresa di sbriciolare il primato giapponese di 300 nanometri, con un transistor di fatto il doppio più piccolo.
Cento volte più sottile della plastica, 150 nanometri di precisione. Questo l’incredibile invenzione di un team nostrano coordinati dai ricercatori Mario Caironi e Virgilio Mattoli. Una vera e propria impresa che non poteva non finire sulla prestigiosa rivista internazionale scientifica Nature Communications.
Le caratteristiche sempre più restrittive dei transistor incisi nel silicio hanno sempre richiesto di spingere l’avanguardia della tecnologia di produzione. La scoperta di materiali atomicamente sottili come il grafene e i nanotubi di carbonio, tuttavia, ha sollevato la prospettiva di sostituire le esigenze di produzione con le proprietà naturali di questi materiali. Non c’è bisogno di incidere una caratteristica di 1 nanometro nel silicio se puoi semplicemente usare un nanotubo di carbonio largo 1 nanometro.
Italians do it better: come è stato costruito il transistor da primato
Il lavoro spesso comporta un difficile processo per portare i materiali atomicamente sottili nel posto giusto per creare un dispositivo funzionale. E il resto dell’hardware è in genere realizzato con materiali più ingombranti presi in prestito dal design più tradizionale dei transistor.
Il team dell’Istituto di Tecnologia è riuscito a costruire qualcosa di impensabile: la lunghezza del gate del transistor più piccola mai segnalata. Il record italiano è stato stabilito dal bordo di un foglio di grafene, il che significa che il gate ha solo un singolo atomo di carbonio attraverso. E, utilizzando un secondo materiale atomicamente sottile per un componente chiave (oltre a un’intelligente disposizione delle parti), il team coordinato da Mario Caironi e Virgilio Mattoli è riuscito a dar vita a un intero transistor facile da realizzare e relativamente compatto.
Per realizzare il dispositivo, i ricercatori hanno iniziato con strati di silicio e biossido di silicio. Un foglio di grafene è stato stratificato sopra il silicio e il biossido di silicio per creare il materiale di gate. Poi uno strato di alluminio. Quindi i ricercatori lo hanno lasciato riposare nell’aria per alcuni giorni, durante i quali la superficie si è ossidata in ossido di alluminio. Tutto isolato. Tutto tranne, il bordo del grafene dal resto dell’hardware del transistor.
Per esporre il bordo del grafene in modo utile, i ricercatori hanno semplicemente inciso lungo il bordo dell’alluminio, fino al diossido di silicio sottostante. Questo ha tagliato il foglio di grafene, esponendo un bordo lineare. A questo punto, l’intero dispositivo è ricoperto da un sottile strato di ossido di afnio, un isolante che ha fornito un po’ di spazio tra il gate e il resto dell’hardware.
Una scaglia del semiconduttore disolfuro di molibdeno è stata stratificata sull’intera struttura, che nel frattempo è diventata tridimensionale, da lì, il team ha posizionato gli elettrodi di source e drain su entrambi i lati del gate. La disposizione tridimensionale lo ha reso facile. La sorgente è stata posizionata in alto e lo scarico è stato posizionato in basso, con il muro verticale in mezzo. Italians do it better.