Per la prima volta ‘sparati’ piu’ atomi in un cristallo di silicio

Un gruppo di ricercatori dell’Istituto per la microelettronica e microsistemi del Consiglio nazionale delle ricerche (Imm-Cnr) e della Waseda University di Tokyo ha realizzato unananostruttura che rappresenta un passo avanti verso la realizzazione di una nuova classe di transistori molto più piccoli, veloci ed efficienti di quelli attuali, con i quali sarà possibile costruire circuiti elettronici in scala nanometrica.
La tecnica utilizzata consente di “sparare” da più di un metro di distanza singoli atomi, e di posizionarli in serie all’interno di un cristallo di silicio, con una precisione di un paio di decine di nanometri rispetto alla posizione desiderata e un’efficienza superiore al 99.9%. Come spiega Enrico Prati dell’Imm-Cnr , coordinatore del gruppo di lavoro italiano che include anche ricercatori del Politecnico di Milano, “utilizzando il metodo di‘impiantazione a singolo-ione’ del gruppo giapponese con cui collaboriamo, siamo riusciti ad allineare esattamente lungo il transistore una serie di atomi di arsenico, in modo da favorire il passaggio di corrente tra i due capi del dispositivo”. Si tratta di una tecnologia che ambisce a sostituire quella attualmente impiegata nell’industria, che produce semiconduttori in cui gli atomi sono inseriti in modo casuale, e che richiede più tempo perché può posizionare solo un atomo alla volta.
I ricercatori paragonano l’evoluzione al passaggio da una normale pistola a un revolver a sei colpi. “Quando abbiamo allineato esattamente tra i terminali del transistore prima due, poi quattro e quindi sei atomi”, continua Prati, “abbiamo osservato un radicale cambiamento nella risposta dei transistori, lunghi appena 150 nanometri. È cioè sufficiente ridurre fino a un certo valore la distanza tra gli atomi per attivare ulteriori bande di conduzione nel silicio”.
Inoltre, grazie a questa capacità di controllare esattamente la posizione degli atomi di arsenico immessi nel cristallo di silicio, i ricercatori hanno potuto osservare direttamente e verificare, per la prima volta a livello microscopico, la validità della transizione teorizzata dai premi Nobel Philip Anderson e Nevill Mott, riguardante gli effetti degli atomi ‘droganti’ sulle proprietà dei semiconduttori. Finora infatti la loro teoria aveva trovato riscontro solo in oggetti di dimensioni macroscopiche e nessuno era stato in grado di osservare come emergono le bande di conduzione accostando individualmente singoli atomi.
“L’elevata precisione con cui è possibile controllare il drogaggio a livello di singolo ione”, conclude Prati, “consentirà di aumentare le prestazioni dei dispositivi elettronici e aprire nuove possibilità nel campo della nanoelettronica quantistica”.
La ricerca, pubblicata su ‘Nature Nanotechnology’, è stata realizzata grazie al supporto del Ministero degli affari esteri per l’Italia e del Mext (Ministero per la scienza e tecnologia) giapponese, che promuovono le iniziative congiunte tra ricercatori dei due paesi nell’ambito delle tecnologie d’eccellenza.
V.R.
fonte http://www.tecnici.it/Per-la-prima-volta-sparati-piu-atomi-in-un-cristallo-di-silicio_news_x_11937.html?utm_source=newsletter&utm_medium=email&utm_campaign=newsletter_tecnici_28_18_07_2012