Transistor del futuro, a Pisa si studiano nuovi materiali
Università di Pisa, IIT, MIT di Boston e altri atenei stanno studiando l'uso di una classe di materiali bidimensionali che potrebbero risultare utili per rimpiazzare il silicio nei chip elettronici del futuro.
Non c'è solo il grafene nella corsa alla realizzazione di chip elettronici sempre più avanzati, capaci di offrire prestazioni superiori a quelle delle attuali proposte basate sul silicio. Anzi, il grafene potrebbe non essere nemmeno la risposta migliore alle necessità dell'industria dell'elettronica: non è realmente un semiconduttore, ha un gap di energia nullo e perciò non permette ai transistor – che funzionano come un interruttore - di spegnersi totalmente.
La risposta ai bisogni del settore potrebbe venire da una classe di materiali bidimensionali che mostra un gap di energia simile a quello del silicio, oltre ad altre proprietà molto interessanti. A studiare questi materiali i ricercatori dell'Università di Pisa, insieme ai colleghi dell'Istituto Italiano di Tecnologia, del Massachusetts Institute of Technology, dell'Università di Notre Dame, dell'Università di Dallas, della società di ricerca AMO e di Texas Instruments. Lo studio è stato recentemente pubblicato sulla rivista Nature Nanotechnology.
Si tratta di "ricerca di frontiera", come l'ha definita Giuseppe Iannaccone, professore del dipartimento di Ingegneria dell'Informazione dell'Ateneo pisano a Tom's Hardware. Le premesse però sono buone: secondo il professore le simulazioni a livello atomistico hanno permesso di capire che questi materiali offrono prestazioni ottime fino a 5 nanometri, ma i limiti potrebbero essere ben altri.
Anche nella produzione di chip al silicio - sebbene Iannacone abbia ricordato che gli attuali transistor sono formati in divere parti da altri materiali - si potrebbero toccare i 5-7 nanometri, ma la convenienza economica potrebbe non esserci. Per questo si va alla ricerca continua di nuovi materiali che abbinino alte prestazioni, capacità di scaling e soprattutto economicità, in un'ottica di produzione in volumi.
"Negli ultimi anni la comunità scientifica ha mostrato un forte interesse per i materiali bidimensionali come sostituti del silicio in elettronica", ha affermato Gianluca Fiori del dipartimento di Ingegneria dell'Informazione dell'Università di Pisa. "Materiali dello spessore di un solo atomo come i calcogenuri dei metalli di transizione (TMD), il seleniuro di bismuto o il grafene, che per questo motivo sono promettenti per la realizzazione di transistor piccolissimi, fino a cinque nanometri, mentre quelli attuali sono circa 20 nanometri. Per rendersi conto delle dimensioni, un virus è circa 100 nanometri, un batterio è circa mille nanometri, e lo spessore di un capello è circa centomila nanometri".
"Questo studio è il risultato di una serie di progetti finanziati dalla commissione europea e del progetto di collaborazione fra l'Università di Pisa e il MIT Boston", ha sottolineato Iannaccone. "La tecnologia di produzione e di lavorazione di questi materiali è ancora allo stato embrionale, per cui si tratta di ricerche di frontiera fortemente interdisciplinari, con un orizzonte temporale a medio e lungo termine. A oggi, oltre ai transistor, questi materiali sembrano particolarmente promettenti per la realizzazione di sistemi elettronici flessibili per sistemi indossabili o applicati su superfici curve".
