(PhysOrg.com) -- Una nuova generazione di transistor ultrapiccoli e chip per computer più potenti che utilizzano strutture minuscole chiamate nanofili semiconduttori è più vicina alla realtà dopo una scoperta chiave da parte dei ricercatori di IBM, Purdue University e l'Università della California a Los Angeles.

I ricercatori hanno imparato a creare nanofili con strati di materiali diversi che sono nettamente definiti a livello atomico, che è un requisito fondamentale per realizzare transistor efficienti dalle strutture.

"Avere strati di materiali ben definiti consente di migliorare e controllare il flusso di elettroni e di attivare e disattivare questo flusso, "ha detto Eric Stach, professore associato di ingegneria dei materiali alla Purdue.

I dispositivi elettronici sono spesso costituiti da "eterostrutture, " nel senso che contengono strati ben definiti di diversi materiali semiconduttori, come silicio e germanio. Fino ad ora, però, i ricercatori non sono stati in grado di produrre nanofili con strati di silicio e germanio ben definiti. Anziché, questa transizione da uno strato all'altro è stata troppo graduale per consentire ai dispositivi di funzionare in modo ottimale come transistor.

Le nuove scoperte indicano un metodo per creare transistor a nanofili.

I risultati sono dettagliati in un documento di ricerca apparso venerdì (27 novembre) sulla rivista Scienza . Il documento è stato scritto dal ricercatore postdottorato di Purdue Cheng-Yen Wen, stacco, Frances Ross, scienziata dei materiali IBM, Jerry Tersoff e Mark Reuter al Thomas J. Watson Research Center di Yorktown Heights, N.Y, e Suneel Kodambaka, un assistente professore presso il Dipartimento di Scienza e Ingegneria dei Materiali dell'UCLA.

Considerando che i transistor convenzionali sono realizzati in piano, pezzi orizzontali di silicio, i nanofili di silicio sono "cresciuti" verticalmente. A causa di questa struttura verticale, hanno un ingombro ridotto, che potrebbe consentire di inserire più transistor su un circuito integrato, o chip, ha detto Stach.

"Ma prima dobbiamo imparare a produrre nanofili secondo standard rigorosi prima che l'industria possa iniziare a usarli per produrre transistor, " Egli ha detto.

I nanofili potrebbero consentire agli ingegneri di risolvere un problema che minaccia di far deragliare l'industria elettronica. Saranno necessarie nuove tecnologie affinché l'industria mantenga la legge di Moore, una regola non ufficiale che afferma che il numero di transistor su un chip per computer raddoppia circa ogni 18 mesi, con conseguente rapido progresso nei computer e nelle telecomunicazioni. Raddoppiare il numero di dispositivi che possono essere inseriti in un chip per computer si traduce in un simile aumento delle prestazioni. Però, sta diventando sempre più difficile continuare a ridurre i dispositivi elettronici realizzati con semiconduttori convenzionali a base di silicio.

"In qualcosa come cinque a, al massimo, 10 anni, le dimensioni del transistor al silicio saranno state ridimensionate al loro limite, " ha detto Stac.

I transistor fatti di nanofili rappresentano un potenziale modo per continuare la tradizione della legge di Moore.

I ricercatori hanno utilizzato uno strumento chiamato microscopio elettronico a trasmissione per osservare la formazione di nanofili. Minuscole particelle di una lega oro-alluminio sono state prima riscaldate e fuse all'interno di una camera a vuoto, e quindi il gas di silicio è stato introdotto nella camera. Mentre la perlina di oro-alluminio fusa assorbiva il silicio, è diventato "sovrasaturato" di silicio, provocando la precipitazione del silicio e la formazione di fili. Ogni filo in crescita era sormontato da una perla liquida di alluminio-oro in modo che la struttura assomigliasse a un fungo.

Quindi, i ricercatori hanno ridotto la temperatura all'interno della camera abbastanza da far solidificare il cappuccio in oro-alluminio, consentendo il deposito preciso del germanio sul silicio e rendendo possibile la creazione di un'eterostruttura di silicio e germanio.

Il ciclo potrebbe essere ripetuto, passare i gas dal germanio al silicio come desiderato per creare tipi specifici di eterostrutture, ha detto Stach.

Avere un'eterostruttura consente di creare un "gate" di germanio in ogni transistor, che consente l'accensione e lo spegnimento dei dispositivi.

Maggiori informazioni: Formazione di eterogiunzioni assiali composizionalmente brusche nei nanofili di Si/Ge, C.-Y. Wen, et a., Scienza .

Fornito dalla Purdue University (notizie:web)