PISA – Uno studio internazionale coordinato dall’Università di Pisa insieme all’Università di Scienza e Tecnologia di Wuhan, in Cina, apre nuove prospettive nello sviluppo dei transistor bidimensionali, componenti fondamentali per i calcolatori di nuova generazione. La ricerca è stata pubblicata nel numero di maggio della rivista scientifica Nature Electronics.
Il lavoro, firmato da ingegneri, fisici e chimici, propone un nuovo approccio capace di aumentare le prestazioni dei transistor bidimensionali attraverso l’utilizzo controllato dell’ossigeno, con una tecnica già compatibile con i processi produttivi industriali e quindi potenzialmente trasferibile in futuro al settore tecnologico.
«I transistor – spiega Gianluca Fiori, docente di Elettronica al Dipartimento di Ingegneria dell’Informazione dell’Università di Pisa – rappresentano gli elementi di base dei circuiti elettronici presenti nei calcolatori. Da anni la ricerca punta a superare i limiti del silicio orientandosi verso materiali bidimensionali, spessi appena uno o due atomi, che permettono di miniaturizzare ulteriormente i dispositivi aumentando velocità ed efficienza dei sistemi elettronici».
Uno dei principali ostacoli allo sviluppo di questa tecnologia è però rappresentato dalla presenza di difetti microscopici nei materiali, che compromettono il passaggio delle cariche elettriche e riducono le prestazioni dei dispositivi.
«Nel nostro studio – aggiunge Damiano Marian, docente di Fisica della Materia al Dipartimento di Fisica dell’Università di Pisa – abbiamo dimostrato che l’ossigeno può contribuire a “riparare” alcuni difetti naturalmente presenti nei materiali bidimensionali. Attraverso simulazioni atomiche avanzate siamo riusciti a spiegare il comportamento osservato sperimentalmente dai colleghi dell’Università di Wuhan».
Il contributo dell’Università di Pisa si è concentrato soprattutto sulla modellazione teorica del sistema, mentre il gruppo cinese ha curato la parte sperimentale.
«Questi difetti – sottolinea Teresa Cusati, chimico teorico e tecnologa del Dipartimento di Ingegneria dell’Informazione – derivano spesso dalla mancanza di alcuni atomi nella struttura del materiale. Inserendo in modo controllato atomi di ossigeno è stato possibile neutralizzarne gran parte, migliorando il trasporto delle cariche elettriche e l’interfaccia con i contatti metallici».
Secondo i ricercatori, i transistor trattati con questo metodo mostrano una capacità di trasporto elettrico fino a tre volte superiore rispetto ai dispositivi non trattati, rappresentando un ulteriore passo avanti verso lo sviluppo di calcolatori basati su tecnologie bidimensionali.
