Imagen de microscopio de efecto túnel de capas de siliceno cultivadas sobre plata. Imagen: Junki Sone et al. Fuente: Instituto de Tecnología de Tokio.
Investigadores de la Escuela de Ingeniería Cockrell de Austin, de la Universidad de Texas (EE.UU.), han creado los primeros transistores hechos de siliceno, el material de silicio más fino del mundo. Su investigación promete que se puedan construir chips de computadora muchos más pequeños, eficientes y rápidos.
Hecho de una capa de un átomo de espesor, el siliceno tiene excelentes propiedades eléctricas, pero hasta ahora ha sido difícil producirlo y trabajar con él.
Deji Akinwande, profesor ayudante en el Departamento de Ingeniería Eléctrica y Computación de Cockrell, y su equipo, incluyendo el investigador principal, Li Tao, resolvieron uno de los principales desafíos que rodean al siliceno al demostrar que se pueden hacer con él transistores -dispositivos semiconductores utilizados para amplificar y conmutar señales electrónicas y corriente eléctrica.
Los dispositivos primeros-en-su-especie desarrollados por Akinwande y su equipo se basan en el material semiconductor más delgado existente, un sueño largamente ansiado en la industria de los chips, y podría allanar el camino para las futuras generaciones de chips de computadora más rápidos y de bajo consumo. Su trabajo ha sido publicado esta semana en la revista Nature Nanotechnology.
Teoría hecha realidad
Hasta hace unos años, el siliceno hecho por el hombre era un material puramente teórico. Observando el grafeno -hecho de carbono-, otro material con el espesor de un átomo prometedor para el desarrollo de chips, los investigadores especularon que los átomos de silicio podrían estructurarse de una manera muy similar.
Akinwande, que también trabaja en transistores de grafeno, considera valiosa la relación del siliceno con el silicio, con el que los fabricantes de chips ya saben cómo trabajar.
"Aparte de la introducción de un nuevo participante en el campo de juego de los materiales bidimensionales, el siliceno, con su estrecha afinidad química con el silicio, sugiere una oportunidad para la industria de los semiconductores", explica Akinwande en la nota de prensa de la universidad. "El gran avance aquí es la producción y fabricación por primera vez de dispositivos de siliceno de manera eficiente, a baja temperatura."
Hecho de una capa de un átomo de espesor, el siliceno tiene excelentes propiedades eléctricas, pero hasta ahora ha sido difícil producirlo y trabajar con él.
Deji Akinwande, profesor ayudante en el Departamento de Ingeniería Eléctrica y Computación de Cockrell, y su equipo, incluyendo el investigador principal, Li Tao, resolvieron uno de los principales desafíos que rodean al siliceno al demostrar que se pueden hacer con él transistores -dispositivos semiconductores utilizados para amplificar y conmutar señales electrónicas y corriente eléctrica.
Los dispositivos primeros-en-su-especie desarrollados por Akinwande y su equipo se basan en el material semiconductor más delgado existente, un sueño largamente ansiado en la industria de los chips, y podría allanar el camino para las futuras generaciones de chips de computadora más rápidos y de bajo consumo. Su trabajo ha sido publicado esta semana en la revista Nature Nanotechnology.
Teoría hecha realidad
Hasta hace unos años, el siliceno hecho por el hombre era un material puramente teórico. Observando el grafeno -hecho de carbono-, otro material con el espesor de un átomo prometedor para el desarrollo de chips, los investigadores especularon que los átomos de silicio podrían estructurarse de una manera muy similar.
Akinwande, que también trabaja en transistores de grafeno, considera valiosa la relación del siliceno con el silicio, con el que los fabricantes de chips ya saben cómo trabajar.
"Aparte de la introducción de un nuevo participante en el campo de juego de los materiales bidimensionales, el siliceno, con su estrecha afinidad química con el silicio, sugiere una oportunidad para la industria de los semiconductores", explica Akinwande en la nota de prensa de la universidad. "El gran avance aquí es la producción y fabricación por primera vez de dispositivos de siliceno de manera eficiente, a baja temperatura."
Estructura de siliceno en forma de panal. Fuente: Universidad de Texas.
Problemas
A pesar de lo mucho que promete a nivel comercial, el iliceno ha demostrado ser extremadamente difícil de crear y manejar debido a su complejidad y a su inestabilidad cuando se expone al aire.
Para evitar estos problemas, Akinwande se asoció con Alessandro Molle, del Instituto de Microelectrónica y Microsistemas de Agrate Brianza (Italia), para desarrollar un nuevo método de fabricación del siliceno que redujera su exposición al aire.
Para empezar, los investigadores dejaron que un vapor caliente de átomos de silicio se condensara sobre un bloque cristalino de plata en una cámara de vacío. Formaron entonces una hoja de siliceno sobre una capa delgada de plata y añadieron una capa de nanómetros de espesor de alúmina (óxido de aluminio) en la parte superior.
Gracias a estas capas de protección, el equipo pudo pelarlo con seguridad de su base y transferirlo con la plata hacia arriba a un sustrato de silicio oxidado, consiguieron raspar suavemente algo de la plata para dejar solamente dos islas de metal en forma de electrodos, con una tira de siliceno entre ellos. En el corto plazo, Akinwande seguirá investigando nuevas estructuras y métodos para crear siliceno.
A pesar de lo mucho que promete a nivel comercial, el iliceno ha demostrado ser extremadamente difícil de crear y manejar debido a su complejidad y a su inestabilidad cuando se expone al aire.
Para evitar estos problemas, Akinwande se asoció con Alessandro Molle, del Instituto de Microelectrónica y Microsistemas de Agrate Brianza (Italia), para desarrollar un nuevo método de fabricación del siliceno que redujera su exposición al aire.
Para empezar, los investigadores dejaron que un vapor caliente de átomos de silicio se condensara sobre un bloque cristalino de plata en una cámara de vacío. Formaron entonces una hoja de siliceno sobre una capa delgada de plata y añadieron una capa de nanómetros de espesor de alúmina (óxido de aluminio) en la parte superior.
Gracias a estas capas de protección, el equipo pudo pelarlo con seguridad de su base y transferirlo con la plata hacia arriba a un sustrato de silicio oxidado, consiguieron raspar suavemente algo de la plata para dejar solamente dos islas de metal en forma de electrodos, con una tira de siliceno entre ellos. En el corto plazo, Akinwande seguirá investigando nuevas estructuras y métodos para crear siliceno.
Referencia bibliográfica:
Li Tao, Eugenio Cinquanta, Daniele Chiappe, Carlo Grazianetti, Marco Fanciulli, Madan Dubey, Alessandro Molle, Deji Akinwande: Silicene field-effect transistors operating at room temperature. Nature Nanotechnology (2015). DOI: 10.1038/nnano.2014.325
Li Tao, Eugenio Cinquanta, Daniele Chiappe, Carlo Grazianetti, Marco Fanciulli, Madan Dubey, Alessandro Molle, Deji Akinwande: Silicene field-effect transistors operating at room temperature. Nature Nanotechnology (2015). DOI: 10.1038/nnano.2014.325