L’innovativo dispositivo sviluppato da ricercatori dell’Imm-Cnr e dell’Università del Texas conferma ulteriormente l’applicabilità di questo materiale bidimensionale per dispositivi digitali sempre più miniaturizzati, con i quali si rivela particolarmente compatibile. I risultati sono pubblicati su Nature Nanotechnology
La scienza dei materiali ha segnato un nuovo avanzamento. Nasce infatti il primo tansistor in silicene che promette soluzioni innovative per la nanoelettronica. A raggiungere l’obiettivo un gruppo di ricercatori dell’Istituto di microelettronica e microsistemi del Consiglio nazionale delle ricerche (Imm-Cnr) di Agrate Brianza, guidato da Alessandro Molle, in collaborazione con un team dell’Università del Texas, a Austin, coordinato da Deji Akinwande. Lo studio è pubblicato sulla rivista Nature Nanotechnology.
“Il silicene è un materiale bidimensionale basato su atomi di silicio che non esiste in natura. L’attrattiva verso questo materiale è cresciuta esponenzialmente per la possibilità di integrarlo in dispositivi nanoelettronici con una miniaturizzazione estrema e per un vantaggio unico rispetto agli altri materiali bidimensionali, come il grafene: l’innata compatibilità con l’elettronica convenzionale basata su silicio”, spiega Alessandro Molle. “Tuttavia, la complessità del silicene e la gestione del supporto metallico finora avevano rappresentato un ostacolo insormontabile per concretizzare l’integrazione dello strato monoatomico di silicene in dispositivi”.
Nell’ambito del progetto europeo 2D-Nanolattices e del finanziamento ‘Laboratori congiunti’ del Cnr, il gruppo di ricerca italo-americano è riuscito nell’impresa. “Uno snodo critico è stato l’‘estrazione’ del silicene dal suo supporto e il suo trasferimento su una piattaforma compatibile con un dispositivo”, prosegue il ricercatore dell’Imm-Cnr. “Questo processo è avvenuto in due stadi: prima il silicene è stato coperto con un ossido protettivo (allumina) e poi è stata estratta una lamina di silicene ‘impacchettato’ fra l’allumina da una parte e uno strato ultrasottile di argento dall’altra. Questa sorta di ‘panino’ è stato poi capovolto su una base di ossido di silicio, lasciando l’argento solo in due zone di contatto selezionate che hanno agito da elettrodi. Al termine di questo processo, il silicene ha funzionato come ‘canale’ per il trasporto di carica di un transistore ad effetto campo, è quindi un conduttore di elettricità”.
Successivamente alla creazione del primo foglio di silicene avvenuta grazie a una collaborazione tra Istituto di struttura della materia (Ism) del Cnr, Cnrs francese e Università di Berlino, dopo diverso tempo dalla sua previsione teorica, è stato compiuto un passo avanti nella conferma delle potenzialità di questo materiale. “Nonostante dopo qualche minuto di esposizione il silicio sia degradato in aria, per la prima volta abbiamo dimostrato l’evidenza elettrica del silicene e questo apre a soluzioni nanotecnologiche sempre più sofisticate, quali dispositivi digitali sempre più sottili e veloci”, conclude Molle.
Tao L, Cinquanta E, Chiappe D, Grazianetti C, Fanciulli M, Dubey M, Molle A, Akinwande D,
Silicene field-effect transistors operating at room temperature
NATURE NANOTECHNOLOGY (2015)