dottorato di ricerca la candidata Saravana Balaji Basuvalingam al TU/e ​​Department of Applied Physics ha sviluppato un nuovo approccio per crescere, in modo controllato ed efficace, una libreria di cosiddetti "materiali TMC" con varie proprietà alle basse temperature. Questo porta il mondo un passo avanti verso il superamento dei dispositivi a semiconduttore a base di silicio.

Man mano che la quantità di dati prodotti dall'umanità cresce in modo esponenziale, con esso arriva la domanda di più piccoli, dispositivi elettronici più veloci ed economici per elaborare questi dati. Per rispondere a questa richiesta, l'industria dei semiconduttori è alla continua ricerca di modi per ridimensionare i dispositivi al di sotto dei 3 nm. Questa scala è una barriera importante per l'industria, perché è vicino ai limiti di ciò che si può fare con il silicio (Si), il materiale più comunemente usato per i circuiti elettrici. Al di sotto di quella scala, i dispositivi a base di silicio spesso soffrono di scarse prestazioni.

Alcuni materiali 2-D, di cui il grafene può essere l'esempio più noto, offrire la promessa di risolvere questo problema di ridimensionamento. La caratteristica di questi materiali è che ogni strato di atomi è indipendente sullo strato di atomi sottostante, senza alcun legame che collega gli strati. I materiali 2-D classificati come calcogenuri di metalli di transizione (TMC) hanno attirato l'attenzione per le loro eccellenti proprietà elettriche e lo spessore inferiore a 1 nm, consentendo prestazioni del dispositivo simili ai dispositivi basati su Si e un grande potenziale di ridimensionamento.

Però, diversi limiti di sintesi limitano l'implementazione di TMC nell'industria in modo economicamente vantaggioso. La ricerca di Basuvalingam mirava a risolvere la maggior parte di queste limitazioni tecniche, come la coltivazione di TMC in un'area sufficientemente ampia, a bassa temperatura e con un buon controllo delle proprietà del materiale. Fare così, ha usato un approccio a film sottile noto come metodo di deposizione di strati atomici (ALD). ALD è uno dei principali metodi per facilitare la riduzione delle dimensioni dei dispositivi nell'industria dei semiconduttori, e il metodo era già stato studiato per TMC che mostrano proprietà semiconduttive.

Basuvalingam è stato il primo a studiare l'ALD per far crescere TMC 2-D con proprietà sia semiconduttive che metalliche in una vasta area a basse temperature, e il primo a ottenere il controllo sulla composizione del materiale TMC utilizzando la sintesi a film sottile. Il suo approccio ha anche permesso di coltivare TMC in un wafer da 200 mm e di ottenere il controllo delle proprietà del materiale tra metallico e semiconduttore.

Il suo lavoro amplia la libreria di materiali che possono essere coltivati ​​utilizzando un metodo a film sottile e ci aiuta ad avvicinarci di un passo a più piccoli, dispositivi elettronici più economici realizzati con materiali 2-D.