(PhysOrg.com) -- In un'interessante impresa di ingegneria su nanoscala, i ricercatori dell'Università di Lund in Svezia e dell'Università del New South Wales hanno realizzato il primo transistor a nanocavi dotato di un "wrap-gate" metallico concentrico che si trova orizzontalmente su un substrato di silicio.

Due aspetti notevoli del loro design sono la semplicità della fabbricazione e la capacità unica di regolare la lunghezza dell'involucro tramite un unico passaggio di incisione a umido, osserva il professore associato Adam Micolich, un ARC Future Fellow nel Nanoelectronics Group della UNSW School of Physics.

L'imballaggio di densità sempre più elevate di transistor in un microchip ha un prezzo elevato:la ridotta sovrapposizione tra il canale del semiconduttore attraverso il quale scorre la corrente e il gate metallico rende più difficile l'accensione e lo spegnimento della corrente.

Questo ha guidato lo sviluppo del "Fin Field-Effect Transistor", o FinFET, dove il silicio su entrambi i lati del canale viene inciso per creare una struttura mesa rialzata. Ciò consente al cancello di ripiegarsi attorno ai lati del canale, migliorando la commutazione senza aumentare lo spazio del chip necessario al dispositivo. Un controllo ancora migliore può essere ottenuto avvolgendo il cancello tutto intorno al canale. Ma ottenere il metallo sotto il canale senza compromettere il dispositivo può essere un compito formidabile utilizzando tecniche di microfabbricazione del silicio "top-down" convenzionali.

Ciò ha portato a un notevole interesse per i nanofili autoassemblati per applicazioni informatiche (vedi D.K. Ferry, doi:10.1126/science.1154446). Questi minuscoli aghi a semiconduttore, circa 50 nm di diametro e fino a diversi micron di lunghezza, sono coltivate mediante deposizione chimica da vapore e stanno verticalmente su un substrato semiconduttore, rendendo possibile depositare un isolante e un metallo di gate attorno all'intera superficie esterna del nanofilo.

Sebbene questi nanofili rivestiti possano essere trasformati in transistor completamente funzionanti con orientamento verticale, il processo per raggiungere questo obiettivo è molto complicato. E in molti casi, è più desiderabile che il transistor a nanofili sia piatto sul substrato, come con i transistor al silicio convenzionali. Ciò rappresenta una sfida interessante per i nanotecnologi:è possibile realizzare transistor a nanocavi con un "wrap-gate" metallico completo che si trova piatto su un substrato semiconduttore?

Nel lavoro pubblicato questa settimana in Nano lettere [Tempesta et al . doi:10.1021/nl104403g], il team non solo ha dimostrato i primi transistor a nanocavi wrap-gate orizzontali di questo tipo, ma dimostrano che possono essere realizzati utilizzando un processo straordinariamente semplice che consente loro di impostare con precisione la lunghezza del wrap-gate utilizzando un unico passaggio di incisione a umido, senza bisogno di ulteriore litografia.

Il loro approccio sfrutta la capacità della soluzione di incisione di indebolire il resist e l'incisione lungo il nanofilo, producendo porte che variano in lunghezza da poco meno della separazione dei contatti fino a 100 nm, semplicemente regolando la concentrazione di mordenzante. I dispositivi risultanti hanno eccellenti prestazioni elettriche e possono essere prodotti in modo affidabile con un'elevata resa.

Oltre ad essere un significativo progresso nelle tecniche di nanofabbricazione, questi dispositivi aprono nuove strade interessanti per la ricerca fondamentale.

I nanofili wrap-gated sono ideali per studi di trasporto quantistico unidimensionale nei semiconduttori, dove si possono osservare fenomeni notevoli come la cristallizzazione degli elettroni e la separazione spin-carica. Inoltre, il forte accoppiamento gate-channel combinato con una superficie wrap-gate in oro esposta offre un potenziale interessante per applicazioni di rilevamento utilizzando la chimica consolidata per legare anticorpi e altri polipeptidi alle superfici in oro.