Un transistor da record: grazie alla tecnologia al grafene è spesso 0.34 nanometri, quanto un atomo

Una ricerca sperimentale ha dimostrato la possibilità di produrre un transistor con un semiconduttore di soli 0.34 nanometri, perfettamente funzionante: un passo avanti nei processi di miniaturizzazione davvero significativo e promettente. 

Un team di ricerca della School of Integrated Circuits presso la Tsinghua University di Beijing, in Cina, ha annunciato il successo di una tecnica di utilizzo del grafene che ha condotto alla realizzazione di un transistor con un gate dello spessore di appena un atomo, pari a 0.34 nanometri.

L’annuncio, pubblicato sulla rivista Nature, ha presentato quindi il più piccolo gate nella storia dei transistor e, pur essendo la ricerca ancora allo stadio sperimentale, avendone dimostrato fattibilità e funzionamento spalanca le porte a scenari inediti e particolarmente promettenti in ambito di miniaturizzazione.

Cos’è un gate e come si è giunti a realizzarlo dello spessore di un atomo

Un transistor ad “effetto di campo” è composto da tre elementi: due elettrodi, detti “source” e “drain”, ed un semiconduttore che li separa, detto “gate”. E’ proprio il gate a determinare la dimensione complessiva di un transistor nonché la sua velocità di accensione e spegnimento, definita “switching”.

Dunque, tanto minori saranno le dimensioni del gate quanto maggiori saranno le prestazioni del transistor nonché migliori in termini di velocità di switching, di aumento della densità per accorpare più transistor ad un chip e di capacità di calcolo.

Prima di questa ricerca, il gate più piccolo mai realizzato era costituito da un singolo nanotubo di carbonio dello spessore di 1 nanometro. Per ridurlo ulteriormente, i ricercatori hanno applicato l’intuizione di utilizzare come gate il bordo di uno strato di grafene, ovvero un foglio di carbonio dello spessore di un atomo, tra due ossidi isolanti: uno di biossido di silicio ed uno di ossido di alluminio.

Sulla struttura, poi, è stato stratificato ossido di hafnio e, in seguito, disolfuro di molibdeno, un materiale semiconduttore, in modo che il bordo del grafene si trovasse in stretta prossimità con esso e potesse agire da gate per controllarne la conduttività. 

Infine, ai lati del gate sono stati posizionati i due elettrodi del source e del drain, mostrando un ulteriore ed importante vantaggio che questa tecnica pare garantire: é risultato infatti che il loro posizionamento non debba risultare estremamente preciso per il corretto funzionamento del transistor.

Pur essendo allo stadio di sperimentazione embrionale, la ricerca – ancora assai lontana da una possibilità concreta di applicazione industriale e di commercializzazione – apre la strada verso possibilità di miniaturizzazione dei transistor mai sperimentate prima.