IBM, passi avanti verso la produzione di transistor con nanotubi di carbonio

IBM, passi avanti verso la produzione di transistor con nanotubi di carbonio

Nei laboratori di IBM è stato sviluppato un nuovo metodo per la collocazione di migliaia di nanotubi di carbonio su un singolo chip. La produzione commerciale di transistor basati su nanotubi di carbonio è sempre più vicina alla realtà

di Andrea Bai pubblicata il , alle 11:31 nel canale Scienza e tecnologia
IBM
 

Una ricerca degli scienziati IBM ha dimostrato la possibilità di avvicinarsi considerevolmente alla produzione commerciale di chip basati su transistor costituiti da nanotubi di carbonio. Per la prima volta, infatti, i ricercatori sono stati capaci di collocare in maniera estremamente precisa oltre 10 mila transistor operativi, realizzati proprio mediante i nanotubi di carbonio, su un singolo chip ed utilizzando processi produttivi abbastanza comuni nel settore dei semiconduttori.

I nanotubi di carbonio, dei quali abbiamo avuto modo di parlare più volte su queste pagine, sono una nuova classe di materiali semiconduttori caratterizzati da proprietà elettriche più interessanti rispetto a quelle del silicio che consentono, in particolare, di realizzare transistor su nanoscala delle dimensioni di poche decine di atomi. La mobilità elettronica è inoltre superiore, consentendo così agli elettroni di spostarsi più velocemente all'interno dei nanotubi di carbonio e portando, di conseguenza, ad un più rapido trasferimento dell'informazione.

Supratik Guha, responsabile dell'area Physical Sciences per IBM Research, ha commentato: "Stiamo tentando di compiere il primo passo in direzione di una tecnologia per la produzione di transistor di nanotubi di carbonio, con una convenzionale infrastruttura di fabbricazione wafer. I nanotubi di carbonio, a dimensioni estremamente piccole, possono superare in prestazioni i transistor realizzati con qualsiasi altro materiale".

In precedenza nel corso dell'anno i ricercatori IBM hanno già avuto modo di dimostrare come i nanotubi di carbonio possano operare come switch a dimensioni attorno ai 10 nanometri, ovvero 10 mila volte più piccole di un capello umano e la metà circa delle più avanzate tecnologie al silicio ad oggi disponibili. Le simulazioni e le modellazioni dei circuiti elettronici basati su questi elementi indicano un incremento prestazionale di 5-10 volte superiore rispetto agli attuali circuiti in silicio.

Per poter impiegare i nanotubi di carbonio (fogli dello spessore di un atomo arrotolati a formare un tubo) come elemento costituente dei transistor, è però necessario riuscire a risolvere alcune sfide: anzitutto è necessario che i nanotubi siano estremamente puri ed in secondo luogo è necessario poterli collocare in maniera estremamente precisa su di un substrato, allo scopo di formare correttamente i circuiti integrati. Inoltre fino ad ora gli scienziati sono stati capaci di collocare solamente poche centinaia di nanotubi di carbonio su un singolo chip, una quantità piuttosto lontana da quanto necessario per poter realizzare dispositivi destinati ad applicazioni real-world.

Gli scienziati di IBM sono stati capaci di superare questi ostacoli sviluppando un nuovo metodo di produzione basato sullo scambio ionico, che consente di poter collocare in maniera precisa una grossa quantità di nanotubi di carbonio su un singolo substrato. La densità ottenuta mediante questo metodo è di due ordini di grandezza superiore rispetto a quanto ottenuto con i precedenti esperimenti, permettendo di ottenere una densità di circa un miliardo di nanotubi per centimetro quadrato.

I nanotubi vengono miscelati con un tensioattivo che li rende solubili in acqua. Viene quindi realizzato un substrato di diossido di silicio che comprende percorsi realizzati di ossido di afnio: immergendo il substrato nella soluzione di nanotubi questi si attaccano, mediante legame chimico, alle regioni di ossido di afnio mentre il resto della superficie rimane intonso. Adottando questo approccio è stato possibile collocare oltre 10 mila transistor su un singolo chip. Grazie alla compatibilità di questo metodo con gli strumenti di produzione standard, è possibile condurre fasi di testing in maniera semplice e veloce utilizzando i normali strumenti di caratterizzazione ad alto volume.

Questa nuova tecnica di posizionamento dei nanotubi può essere implementata in maniera abbastanza semplice, consentendo così al settore di lavorare con i nanotubi di carbonio su più larga scala e di poter innovare ulteriormente il ramo dell'elettronica basata sul carbonio, realizzando nuovi processori destinati alle applicazioni più diverse, dai server cloud agli smartphone.

0 Commenti
Gli autori dei commenti, e non la redazione, sono responsabili dei contenuti da loro inseriti - info

Devi effettuare il login per poter commentare
Se non sei ancora registrato, puoi farlo attraverso questo form.
Se sei già registrato e loggato nel sito, puoi inserire il tuo commento.
Si tenga presente quanto letto nel regolamento, nel rispetto del "quieto vivere".

La discussione è consultabile anche qui, sul forum.
 
^