Ashutosh Tiwari, professore associato di scienza dei materiali e ingegneria dell'Università dello Utah, sostiene un substrato stratificato con un materiale 2-D appena scoperto fatto di stagno e ossigeno. Tiwari e il suo team hanno scoperto questo nuovo materiale, monossido di stagno, che consente alle cariche elettriche di attraversarlo molto più velocemente del comune materiale 3D come il silicio. Questa svolta nel materiale semiconduttore potrebbe portare a computer e dispositivi mobili molto più veloci come gli smartphone che funzionano anche con meno energia e con meno calore. Credito:Dan Hixson/University of Utah College of Engineering
Gli ingegneri dell'Università dello Utah hanno scoperto un nuovo tipo di materiale semiconduttore 2D per l'elettronica che apre le porte a computer e smartphone molto più veloci che consumano anche molta meno energia.
Il semiconduttore, fatto degli elementi stagno e ossigeno, o monossido di stagno (SnO), è uno strato di materiale 2D spesso solo un atomo, consentendo alle cariche elettriche di attraversarlo molto più velocemente rispetto ai materiali 3D convenzionali come il silicio. Questo materiale potrebbe essere utilizzato nei transistor, la linfa vitale di tutti i dispositivi elettronici come processori per computer e processori grafici nei computer desktop e nei dispositivi mobili. Il materiale è stato scoperto da un team guidato dal professore associato di scienza dei materiali e ingegneria dell'Università dello Utah, Ashutosh Tiwari.
Un documento che descrive la ricerca è stato pubblicato online lunedì, 15 febbraio 2016 sulla rivista, Materiali elettronici avanzati . La carta, che sarà anche la storia di copertina sulla versione stampata del giornale, è stato co-autore degli studenti di dottorato in scienze dei materiali e ingegneria dell'Università dello Utah K. J. Saji e Kun Tian, e Michael Snure del Wright-Patterson Air Force Research Lab vicino a Dayton, Ohio.
I transistor e altri componenti utilizzati nei dispositivi elettronici sono attualmente realizzati con materiali 3D come il silicio e sono costituiti da più strati su un substrato di vetro. Ma lo svantaggio dei materiali 3D è che gli elettroni rimbalzano all'interno degli strati in tutte le direzioni.
Il vantaggio dei materiali 2D, che è un nuovo entusiasmante campo di ricerca che si è aperto solo circa cinque anni fa, è che il materiale è costituito da uno strato dello spessore di appena uno o due atomi. Di conseguenza, gli elettroni "possono muoversi solo in uno strato quindi è molto più veloce, "dice Tiwari.
Il professore associato di scienza dei materiali e ingegneria dell'Università dello Utah, Ashutosh Tiwari, si trova nel suo laboratorio dove lui e il suo team hanno scoperto un nuovo materiale semiconduttore 2-D fatto di stagno e ossigeno. Questo nuovo materiale consente alle cariche elettriche di attraversarlo molto più velocemente rispetto ai comuni materiali 3D come il silicio. Questa svolta nel materiale semiconduttore potrebbe portare a computer e dispositivi mobili molto più veloci come gli smartphone che funzionano anche con meno energia e con meno calore. Credito:Dan Hixson/University of Utah College of Engineering
Mentre i ricercatori in questo campo hanno recentemente scoperto nuovi tipi di materiale 2D come il grafene, bisolfuro di molibdeno e borofene, sono stati materiali che consentono solo il movimento di tipo N, o negativo, elettroni. Per creare un dispositivo elettronico, però, hai bisogno di materiale semiconduttore che permetta il movimento sia di elettroni negativi che di cariche positive note come "buchi". Il materiale di monossido di stagno scoperto da Tiwari e dal suo team è il primo materiale semiconduttore 2D di tipo P stabile mai esistito.
"Ora abbiamo tutto:abbiamo semiconduttori 2D di tipo P e semiconduttori 2D di tipo N, " dice. "Ora le cose andranno avanti molto più velocemente."
Ora che Tiwari e il suo team hanno scoperto questo nuovo materiale 2D, può portare alla produzione di transistor ancora più piccoli e veloci di quelli in uso oggi. Il processore di un computer è composto da miliardi di transistor, e più transistor sono racchiusi in un singolo chip, più potente può diventare il processore.
I transistor realizzati con il materiale semiconduttore di Tiwari potrebbero portare a computer e smartphone più di 100 volte più veloci dei normali dispositivi. E poiché gli elettroni si muovono attraverso uno strato invece di rimbalzare in un materiale 3D, ci sarà meno attrito, il che significa che i processori non si surriscaldano come i normali chip per computer. Richiederanno anche molta meno energia per funzionare, un vantaggio per l'elettronica mobile che deve funzionare a batteria. Tiwari afferma che questo potrebbe essere particolarmente importante per i dispositivi medici come gli impianti elettronici che funzioneranno più a lungo con una singola carica della batteria.
"Il campo è molto caldo in questo momento, e la gente ne è molto interessata, "Dice Tiwari. "Quindi in due o tre anni dovremmo vedere almeno qualche prototipo di dispositivo".
