Gli ingegneri di UC Davis stanno coltivando fili e ponti di altri semiconduttori su silicio per creare una nuova generazione di dispositivi. Questo EM mostra un ponte attraverso un canale di silicio. Credito:Saif Islam, UC Davis
Un nuovo approccio ai circuiti integrati, combinando atomi di materiali semiconduttori in nanofili e strutture sopra superfici di silicio, mostra la promessa per una nuova generazione di veloci, dispositivi elettronici e fotonici robusti. Ingegneri dell'Università della California, Davis, hanno recentemente dimostrato transistor a nanocavi tridimensionali utilizzando questo approccio che aprono interessanti opportunità per l'integrazione di altri semiconduttori, come il nitruro di gallio, su substrati di silicio.
"Il silicio non può fare tutto, "ha detto Saif Islam, professore di ingegneria elettrica e informatica alla UC Davis. I circuiti costruiti su silicio inciso convenzionalmente hanno raggiunto il limite di dimensione inferiore, che limita la velocità operativa e la densità di integrazione. Inoltre, i circuiti al silicio convenzionali non possono funzionare a temperature superiori a 250 gradi Celsius (circa 480 gradi Fahrenheit), o gestire alte potenze o tensioni, o applicazioni ottiche.
La nuova tecnologia potrebbe essere utilizzata, Per esempio, per costruire sensori in grado di funzionare ad alte temperature, per esempio all'interno dei motori degli aerei.
"Nel prossimo futuro, la società dipenderà da una varietà di sensori e sistemi di controllo che operano in ambienti estremi, come i veicoli a motore, Barche, aeroplani, estrazione terrestre di petrolio e minerali, razzi, navicella spaziale, e protesi corporee, "ha detto l'Islam.
I dispositivi che includono materiali sia in silicio che non in silicio offrono velocità più elevate e prestazioni più robuste. I microcircuiti convenzionali sono formati da strati incisi di silicio e isolanti, ma è difficile coltivare materiali non siliconici come strati sul silicio a causa delle incompatibilità nella struttura cristallina (o "disadattamento reticolare") e delle differenze nelle proprietà termiche.
Anziché, Il laboratorio dell'Islam presso l'UC Davis ha creato wafer di silicio con "nanopillar" di materiali come l'arseniuro di gallio, nitruro di gallio o fosfuro di indio su di essi, e sono cresciuti minuscoli "ponti" di nanofili tra i nanopilastri.
"Non possiamo coltivare pellicole di questi altri materiali sul silicio, ma possiamo farli crescere come nanofili, "ha detto l'Islam.
I ricercatori sono riusciti a far funzionare questi nanofili come transistor, e combinarli in circuiti più complessi e dispositivi che rispondono alla luce. Hanno sviluppato tecniche per controllare il numero di nanofili, loro caratteristiche fisiche e consistenza.
Gli ingegneri di UC Davis stanno coltivando fili e ponti di altri semiconduttori su silicio per creare una nuova generazione di dispositivi. Questo schema mostra come i nanofili possono essere incorporati in un dispositivo. Credito:Saif Islam, UC Davis
L'Islam ha affermato che le strutture sospese hanno altri vantaggi:sono più facili da raffreddare e gestiscono l'espansione termica meglio delle strutture planari, un problema rilevante quando i materiali non corrispondenti sono combinati in un transistor.
La tecnologia sfrutta anche la consolidata tecnologia per la produzione di circuiti integrati in silicio, invece di dover creare un percorso completamente nuovo per la produzione e la distribuzione, ha detto l'Islam.
Il lavoro è descritto in una serie di articoli recenti su riviste Materiale avanzato , Lettere di fisica applicata e Transazioni IEEE sulla nanotecnologia con i coautori Jin Yong Oh alla UC Davis; Parco Jong-Tae, Università di Incheon, Corea del Sud; Hyun-June Jang e Won-Ju Cho, Università di Kwangwoon, Corea del Sud. Il finanziamento è stato fornito dalla National Science Foundation degli Stati Uniti e dal governo della Corea del Sud.
