I ricercatori della Purdue Wenzhuo Wu e Peide Ye hanno recentemente scoperto il tellurene, un materiale bidimensionale che hanno prodotto in una soluzione, che ha quello che serve per rendere l'elettronica ad alta velocità più veloce. Credito:immagine della Purdue University/Vincent Walter
I ricercatori della Purdue hanno scoperto un nuovo materiale bidimensionale, derivato dal raro elemento tellurio, per rendere i transistor che trasportano una corrente migliore attraverso un chip di computer.
La scoperta si aggiunge a un elenco di estremamente sottili, materiali bidimensionali che gli ingegneri hanno cercato di utilizzare per migliorare la velocità operativa dei transistor di un chip, che poi consente di elaborare le informazioni più velocemente nei dispositivi elettronici, come telefoni e computer, e tecnologie di difesa come i sensori a infrarossi.
Altri materiali bidimensionali, come il grafene, fosforo nero e silicene, non hanno né la stabilità a temperatura ambiente né gli approcci di produzione fattibili necessari per la nanofabbricazione di transistor efficaci per dispositivi a velocità più elevata.
"Tutti i transistor devono inviare una grande corrente, che si traduce in elettronica ad alta velocità, " disse Peide Ye, Richard J. e Mary Jo Schwartz di Purdue Professore di Ingegneria Elettrica e Informatica. "I fili unidimensionali che attualmente costituiscono i transistor hanno sezioni trasversali molto piccole. Ma un materiale bidimensionale, comportandosi come un lenzuolo, può inviare una corrente su una superficie più ampia."
Tellurene, un film bidimensionale che i ricercatori hanno trovato nell'elemento tellurio, raggiunge una stabilità, struttura a transistor a forma di foglio con "portatori" che si muovono più velocemente, ovvero gli elettroni e le lacune che lasciano al loro posto. Nonostante la rarità del tellurio, i pro del tellurene renderebbero i transistor realizzati con materiali bidimensionali più facili da produrre su scala più ampia. I ricercatori dettagliano le loro scoperte in Elettronica della natura .
Una piccola quantità di tellurene bidimensionale, derivato dal raro elemento tellurio, può rendere i transistor dei chip dei computer più scalabili ed efficienti. Credito:immagine della Purdue University/Vincent Walter
"Anche se il tellurio non è abbondante sulla crosta terrestre, abbiamo solo bisogno di un po' di essere sintetizzati attraverso un metodo di soluzione. E all'interno dello stesso lotto, abbiamo una resa produttiva molto elevata di materiali in tellurene bidimensionale, " disse Wenzhuo Wu, assistente professore presso la Scuola di Ingegneria Industriale di Purdue. "Semplicemente ingrandisci il contenitore che contiene la soluzione, quindi la produttività è alta."
Poiché l'elettronica viene generalmente utilizzata a temperatura ambiente, transistor al tellurene naturalmente stabili a questa temperatura sono più pratici ed economici rispetto ad altri materiali bidimensionali che hanno richiesto una camera a vuoto o una bassa temperatura di funzionamento per ottenere stabilità e prestazioni simili.
I fiocchi di cristallo più grandi di tellurene significano anche meno barriere tra i fiocchi al movimento degli elettroni, un problema con i più numerosi, scaglie più piccole di altri materiali bidimensionali.
"Un'elevata mobilità dei portatori a temperatura ambiente significa applicazioni più pratiche, " Ye ha detto. Elettroni e lacune che si muovono più velocemente portano a correnti più elevate attraverso un chip.
I ricercatori anticipano che, poiché il tellurene può crescere da solo senza l'aiuto di altre sostanze, il materiale potrebbe trovare impiego in altre applicazioni oltre ai transistor dei chip dei computer, come dispositivi stampati flessibili che convertono le vibrazioni meccaniche o il calore in elettricità.
"Il Tellurene è un materiale multifunzionale, e Purdue è il luogo di nascita di questo nuovo materiale, " Wu ha detto. "Secondo noi, questo è molto più vicino alla produzione scalabile di materiali bidimensionali con proprietà controllate per tecnologie pratiche".
