Gli scienziati del MESA+ Research Institute dell'Università di Twente hanno sviluppato un metodo per studiare i singoli difetti nei transistor. Tutti i chip per computer, ciascuno composto da un numero enorme di transistor, contengono milioni di "difetti" minori.

In precedenza era possibile studiare questi difetti solo in grandi numeri. Però, la ricerca fondamentale condotta dagli scienziati dell'Università di Twente ha ora permesso di ingrandire i difetti e studiarli individualmente. A tempo debito, questa conoscenza sarà molto importante per l'ulteriore sviluppo dell'industria dei semiconduttori. I risultati della ricerca sono stati pubblicati oggi in Rapporti scientifici .

I chip dei computer in genere contengono numerosi difetti estremamente piccoli. Ci sono spesso fino a dieci miliardi di difetti per centimetro quadrato. La maggior parte di questi difetti non causa problemi nella pratica, ma i grandi numeri coinvolti pongono enormi sfide per l'industria. Questo è solo uno degli ostacoli all'ulteriore miniaturizzazione dei chip, basata sulla tecnologia esistente. È, perciò, vitale per ottenere una comprensione dettagliata di come si verificano questi difetti, di dove si trovano, e di come si comportano. Finora è stato impossibile studiare i singoli difetti, a causa del gran numero di difetti su ogni chip, e il fatto che i difetti ravvicinati si influenzano a vicenda. Per questa ragione, i difetti venivano sempre studiati in insiemi di diversi milioni alla volta. Però, questo approccio ha l'inconveniente di fornire solo una quantità limitata di informazioni sui singoli difetti.

Rubinetto principale

Un gruppo di ricercatori dell'Università di Twente guidati dal dottor Floris Zwanenburg ha ora sviluppato un metodo intelligente che, finalmente, permette di studiare i singoli difetti nei transistor. Lavorando nel NanoLab dell'Università di Twente, i ricercatori hanno prima creato chip contenenti undici elettrodi. Questi consistevano in un gruppo di dieci elettrodi larghi 35 nanometri e, situato perpendicolarmente sopra di loro, un singolo elettrodo lungo 80 nanometri (un nanometro è un milione di volte più piccolo di un millimetro). Il dottor Zwanenburg paragona questi elettrodi ai rubinetti, non per l'acqua, ma per gli elettroni, che i ricercatori possono attivare e disattivare. I ricercatori prima accendono l'elettrodo lungo, il 'rubinetto'. A una temperatura di -270 gradi Celsius, poi aprono o chiudono gli altri 'rubinetti'. Ciò consente loro di individuare le "perdite", o – in altre parole – identificare gli elettrodi sotto i quali si trovano i difetti. Si è scoperto che c'erano perdite sotto ogni singolo elettrodo.

Neutralizzare i difetti

In un passaggio successivo, i ricercatori sono stati in grado di neutralizzare più dell'ottanta percento dei difetti riscaldando i chip a 300 gradi Celsius, in una fornace piena di argon. In alcuni casi, c'era solo un singolo difetto sotto un dato elettrodo. Avendo ridotto la densità dei difetti nel materiale, i ricercatori sono stati quindi in grado di studiare i singoli difetti. Floris Zwanenburg spiega che "Il comportamento dei singoli difetti è di grande importanza, in quanto migliorerà la nostra comprensione dei difetti nell'elettronica contemporanea. Certo, l'elettronica in questione lavora a temperatura ambiente e non alle temperature estremamente basse utilizzate nel nostro studio. Tuttavia, questo è un passo importante per la ricerca fondamentale e, in definitiva, per l'ulteriore sviluppo della moderna tecnologia IC."