Un team di ricercatori IBM a Zurigo, Svizzera con il supporto dei colleghi di Yorktown Heights, New York ha sviluppato un sistema relativamente semplice, processo robusto e versatile per la crescita di cristalli realizzati con materiali semiconduttori composti che consentirà loro di essere integrati su wafer di silicio, un passo importante verso la realizzazione di futuri chip per computer che consentiranno ai circuiti integrati di continuare a ridursi in termini di dimensioni e costi anche con l'aumento delle prestazioni.

Apparso questa settimana sulla copertina del giornale Lettere di fisica applicata , il lavoro può consentire un'estensione alla legge di Moore, la famosa osservazione di Gordon Moore che il numero di transistor su un circuito integrato raddoppia ogni due anni circa. Negli ultimi anni alcuni nel settore hanno ipotizzato che la nostra capacità di tenere il passo con la legge di Moore potrebbe esaurirsi alla fine a meno che non arrivino nuove tecnologie che lo presteranno al guinzaglio.

"L'intera industria dei semiconduttori vuole mantenere in vigore la legge di Moore. Abbiamo bisogno di transistor dalle prestazioni migliori mentre continuiamo a ridimensionare, e i transistor basati sul silicio non ci daranno più miglioramenti, " ha detto Heinz Schmid, un ricercatore con IBM Research GmbH presso il Laboratorio di ricerca di Zurigo in Svizzera e l'autore principale dell'articolo.

Per i consumatori, estendere la legge di Moore significherà continuare la tendenza di nuovi dispositivi per computer con velocità e larghezza di banda crescenti a costi e consumi energetici ridotti. La nuova tecnica potrebbe anche avere un impatto sulla fotonica sul silicio, con componenti fotonici attivi integrati perfettamente con l'elettronica per una maggiore funzionalità.

Come è stato fatto il lavoro

Il team IBM ha fabbricato nanostrutture a cristallo singolo, come i nanofili, nanostrutture contenenti costrizioni, e incroci incrociati, così come nanofili 3D impilati, realizzati con i cosiddetti materiali III-V. Realizzato in leghe di indio, gallio e arseniuro, I semiconduttori III-V sono visti come un possibile materiale futuro per i chip dei computer, ma solo se possono essere integrati con successo sul silicio. Finora gli sforzi per l'integrazione non hanno avuto molto successo.

I nuovi cristalli sono stati coltivati ​​utilizzando un approccio chiamato epitassia selettiva assistita da stampo (TASE) utilizzando la deposizione di vapore chimico organico metallico, che sostanzialmente parte da una piccola area ed evolve in una molto più ampia, cristallo privo di difetti. Questo approccio ha permesso loro di definire litograficamente modelli di ossido e riempirli tramite epitassia, alla fine realizzando nanofili, giunzioni trasversali, nanostrutture contenenti costrizioni e nanofili impilati 3D utilizzando i processi scalati già consolidati della tecnologia Si.

"Ciò che distingue questo lavoro dagli altri metodi è che il semiconduttore composto non contiene difetti dannosi, e che il processo è pienamente compatibile con l'attuale tecnologia di fabbricazione dei chip, " ha detto Schmid. "È importante che il metodo sia anche economicamente sostenibile".

Ha aggiunto che sarà necessario un maggiore sviluppo per ottenere lo stesso controllo sulle prestazioni nei dispositivi III-V attualmente esistente per il silicio. Ma il nuovo metodo è la chiave per integrare effettivamente i materiali impilati sulla piattaforma di silicio, ha detto Schmid.