Il futuro della nanoelettronica è qui. Un team di ricercatori dell'Air Force Research Laboratory, Scuola di miniere del Colorado, e l'Argonne National Laboratory in Illinois hanno sviluppato un nuovo metodo per la sintesi di un materiale composito che ha il potenziale di migliorare notevolmente l'elettronica utilizzata dall'Air Force.

Il materiale, nitruro di boro esagonale (hBN), è simile al grafene e può essere formato e stabilizzato a uno spessore stratificato di un atomo. Questa sintesi di hBN in modo controllato strato per strato è fondamentale per numerose applicazioni, comprese le barriere per gallerie, utilizzato nei transistor per dispositivi a bassa potenza, condensatori atomicamente sottili, e transistor bidimensionali (2D), che sono più piccoli e consumano molta meno energia rispetto ai tradizionali transistor al silicio.

"La fabbricazione di dispositivi da strati 2D atomicamente sottili rappresenta il futuro della nanoelettronica, " afferma il dottor Michael Snure, Fisico ricercatore senior AFRL. "Questo sviluppo aumenta significativamente la densità dei dispositivi, migliorando la flessibilità e riducendo significativamente i requisiti di alimentazione."

Come materiale 2D, hBN è stato di interesse internazionale per quasi un decennio. I ricercatori della direzione dei sensori dell'AFRL stanno lavorando su metodi sperimentali per lo sviluppo di questa tecnologia dal 2013, con il Dr. Snure alla guida dello sforzo. Dott. Stefan Badescu, Fisico ricercatore AFRL, si è unito al team nel 2015 per guidare la ricerca sulla modellazione computazionale che ha aiutato il team a comprendere le proprietà del sistema e il meccanismo di crescita.

Quindi, in che modo un materiale composito destinato all'uso nell'elettronica viene ridimensionato allo spessore di un semplice atomo? Attraverso un nuovo e complesso metodo di sintesi, Certo. Utilizzando un processo che prevede la disposizione di vapore chimico metallo-organico, il team ha scoperto come controllare la crescita degli strati di hBN su scala nanometrica.

L'hBN del lavoro di AFRL è attualmente utilizzato nello sviluppo di prototipi di dispositivi elettronici 2D, inclusi transistor e fotorivelatori. Però, l'impatto di questo sviluppo va oltre.

"Sviluppando un modello di crescita, il nostro lavoro avvantaggia più ampiamente il campo della scienza dei materiali nelle aree della crescita del film sottile e della disposizione del vapore chimico, " riflette Badescu. "Questa modellazione aiuterà a guidare nuove scoperte nella sintesi dei materiali 2D."

Badescu aggiunge che le future applicazioni di hBN includono transistor per la commutazione e dispositivi logici che sono flessibili, trasparente, bassa potenza, e ad alta frequenza. I prossimi passi sono dimostrare la fattibilità dell'integrazione di hBN con altri semiconduttori 2D, compresi grafene e fosforene.

Il lavoro del team è stato pubblicato in un articolo di Nano lettere , una rivista scientifica dell'American Chemical Society, e il team sta valutando la possibilità di depositare un brevetto per la tecnologia e il metodo di sintesi in attesa di futuri esperimenti di successo con hBN e combinazioni di metalli.