Cada vez más pequeño y más compacto: esta es la dirección en la que se desarrollan los chips de computadora, impulsados por la industria. Es por eso que los llamados materiales 2D se consideran la gran esperanza: son tan delgados como un material puedeSin embargo, en casos extremos consisten en una sola capa de átomos. Esto hace posible producir componentes electrónicos novedosos con pequeñas dimensiones, alta velocidad y eficiencia óptima.
Sin embargo, hay un problema: los componentes electrónicos siempre consisten en más de un material. Los materiales 2D solo se pueden usar de manera efectiva si se pueden combinar con sistemas de materiales adecuados, como cristales aislantes especiales. Si esto no se considera, ella ventaja que se supone que deben ofrecer los materiales 2D está anulada. Un equipo de la Facultad de Ingeniería Eléctrica de la TU Wien Viena ahora presenta estos hallazgos en la revista Comunicaciones de la naturaleza .
Alcanzar el final de la línea en la escala atómica
"La industria de los semiconductores hoy usa silicio y óxido de silicio", dice el profesor Tibor Grasser del Instituto de Microelectrónica de TU Wien. "Estos son materiales con muy buenas propiedades electrónicas. Durante mucho tiempo, capas cada vez más delgadas de estos materialesse usaron para miniaturizar componentes electrónicos. Esto funcionó bien durante mucho tiempo, pero en algún momento llegamos a un límite natural ".
Cuando la capa de silicio tiene solo unos pocos nanómetros de grosor, de modo que solo consta de unas pocas capas atómicas, entonces las propiedades electrónicas del material se deterioran de manera muy significativa ". La superficie de un material se comporta de manera diferente a la mayor parte del material -- y si todo el objeto está prácticamente compuesto solo de superficies y ya no tiene un volumen, puede tener propiedades de material completamente diferentes ".
Por lo tanto, uno tiene que cambiar a otros materiales para crear componentes electrónicos ultrafinos. Y aquí es donde entran en juego los llamados materiales 2D: combinan excelentes propiedades electrónicas con un espesor mínimo.
Las capas delgadas necesitan aisladores delgados
"Resulta que, sin embargo, estos materiales 2D son solo la primera mitad de la historia", dice Tibor Grasser. "Los materiales tienen que colocarse en el sustrato apropiado, y también se necesita una capa aislante encima de ellos".- y este aislante también tiene que ser extremadamente delgado y de muy buena calidad, de lo contrario no ha ganado nada con los materiales 2D. Es como conducir un Ferrari en terreno fangoso y preguntarse por qué no establece un récord de velocidad ".
Un equipo de TU Wien alrededor de Tibor Grasser e Yury Illarionov ha analizado cómo resolver este problema. "El dióxido de silicio, que normalmente se usa en la industria como aislante, no es adecuado en este caso", dice Tibor Grasser ".Tiene una superficie muy desordenada y muchos enlaces libres, insaturados que interfieren con las propiedades electrónicas en el material 2D ".
Es mejor buscar una estructura bien ordenada: el equipo ya ha logrado excelentes resultados con cristales especiales que contienen átomos de flúor. Un prototipo de transistor con un aislante de fluoruro de calcio ya ha proporcionado datos convincentes, y todavía se están analizando otros materiales.
"Actualmente se están descubriendo nuevos materiales 2D. Eso es bueno, pero con nuestros resultados queremos demostrar que esto por sí solo no es suficiente", dice Tibor Grasser. "Estos nuevos materiales 2D eléctricamente conductores también deben combinarse con nuevos tipos de aisladores"Solo así podremos producir una nueva generación de componentes electrónicos eficientes y potentes en formato miniatura".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad Tecnológica de Viena . Original escrito por Florian Aigner. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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