El silicio de un átomo de espesor hace transistores increíblemente rápidos

Una nueva forma exótica pero difícil de usar de silicio está siendo vista como una forma de construir chips de computadora mucho más rápidos. Y ahora, aquellos que ven su potencial pueden reclamar una pequeña victoria al hacer los primeros transistores con ese material.

Una imagen de microscopio de efecto túnel de siliceno.

El material en cuestión, llamado siliceno, viene en capas de silicio de un solo átomo de espesor. Esta estructura le da al material fantásticas propiedades eléctricas, pero también significa que es endiabladamente difícil de producir y trabajar con él. Incluso probar sus propiedades básicas en el laboratorio ha resultado difícil.

Ahora Deji Akinwande , un ingeniero informático de la Universidad de Texas en Austin, descubrió cómo trabajar con el material obstinado lo suficientemente bien como para fabricar los primeros transistores de siliceno. Sus primeros dispositivos de su tipo se describen hoy en la revista. Naturaleza Nanotecnología , y están a la altura de la promesa de la silicona al cambiar a una velocidad extraordinaria.

Otro material del espesor de un átomo, el grafeno, que está hecho de carbono, ha llamado la atención en los últimos años por sus propias propiedades eléctricas. El atractivo del siliceno, dice Akinwande, es que está hecho del material sobre el que se construyó Silicon Valley. En teoría, debería ser más fácil para los fabricantes de chips trabajar con él que con algún material nuevo. Si podemos obtener buenas propiedades de él, la industria de semiconductores puede traducirlo de inmediato, dice Akinwande.

En 2007, Lok Lew Yan Voon , físico del Citadel Military College de Carolina del Sur, que publicó algunos de los primeros trabajos teóricos sobre el siliceno, calculó que las propiedades eléctricas del material deberían ser similares a las del grafeno. En teoría, los electrones pueden atravesar tanto el grafeno como el siliceno sin encontrar tantos obstáculos, lo que permite circuitos muy rápidos.

Sin embargo, a diferencia del grafeno, el siliceno no se produce de forma natural. Tiene que crecer en el laboratorio en una hoja de plata. El carbono también es más estable en su forma bidimensional, mientras que los átomos de silicio están bajo tensión en esta forma. Hasta la fecha, solo un puñado de grupos ha logrado producir siliceno en el laboratorio. Un grupo, en Francia, cultivó una cinta a nanoescala del material en 2010. Algunos otros lograron fabricar el material en 2012.

Una vez hecho el siliceno, su inestabilidad obliga a protegerlo y eso dificulta su trabajo. Akinwande encontró una forma de solucionar este problema cultivando siliceno en una fina película de plata cubierta con óxido de aluminio. Luego se despega todo y luego se coloca en una oblea de dióxido de silicio con el lado plateado hacia arriba. Finalmente, la plata se modela para hacer los contactos eléctricos de un transistor. Una vez que el dispositivo está terminado, es estable en condiciones de vacío.

Puede que eso no resulte comercialmente práctico, pero es una primera demostración importante, dice Lok. El rendimiento de los transistores también se alinea con las predicciones teóricas sobre la rápida ruta de electrones del siliceno. Se las arreglaron para hacer lo que muchas personas han estado tratando de hacer, dice.

Esta demostración es especialmente importante porque ha habido escepticismo sobre el potencial del siliceno, dice patricio vogt , investigador de la Technische Universität Berlin y uno de los pocos investigadores que han logrado hacer crecer el material. Vogt está trabajando actualmente en nuevos métodos para hacerlo.

Fengnian Xia, un ingeniero eléctrico de la Universidad de Yale que está desarrollando productos electrónicos basados ​​en grafeno, fosforeno y otros materiales bidimensionales, podría contarse como uno de los escépticos. Él dice que los resultados del transistor informados por el grupo de Texas se ven bien y representan un gran avance científico. Pero en cuanto al potencial comercial del siliceno, Xia dice que no está convencido de que sea más fácil de comercializar que el grafeno, o que pueda hacer algo que el grafeno no puede.

Vogt dice que el siliceno probablemente no lo reemplace por completo, pero podría agregar una nueva funcionalidad a los chips actuales. Esto demuestra que en realidad se puede hacer algo con siliceno, dice.

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