(Phys.org) —Los investigadores están informando hitos clave en el desarrollo de nuevos semiconductores para reemplazar potencialmente el silicio en futuros chips de computadora y para aplicaciones en electrónica flexible.

Los hallazgos se detallan en tres documentos técnicos, incluido uno que se centra en una colaboración de investigadores de la Universidad de Purdue, Intel Corp. y SEMATECH, un consorcio dedicado a promover la fabricación de chips. El equipo ha demostrado la promesa potencial de un semiconductor extremadamente delgado, o "bidimensional", llamado disulfuro de molibdeno.

Aunque el disulfuro de molibdeno ha sido estudiado por grupos de investigación de todo el mundo, un obstáculo clave para su uso práctico ha sido una gran resistencia eléctrica entre los contactos metálicos y las capas de un solo átomo del material. Esta "resistencia de contacto" limita el flujo de corriente entre los contactos y el disulfuro de molibdeno, obstaculizar el rendimiento.

"Este es un cuello de botella fundamental, "dijo Peide" Peter "Ye, profesor de Purdue de ingeniería eléctrica e informática.

Ahora, Los investigadores han demostrado cómo superar este obstáculo "dopando" el material con el compuesto químico 1, 2 dicloroetano (DCE), lo que significa que capas únicas de bisulfuro de molibdeno están impregnadas con el DCE. Este dopaje da como resultado una reducción de 10 veces de la resistencia de contacto y una reducción de 100 veces de la resistividad de contacto. otra medida de resistencia.

Los hallazgos son fundamentales para aprender a desarrollar alternativas al silicio que probablemente serán necesarias después de 2020. cuando, se piensa, los transistores de silicio alcanzarán sus límites tecnológicos, estancando un mayor progreso.

Los hallazgos se presentarán durante los simposios de 2014 sobre tecnología y circuitos VLSI del 9 al 13 de junio en Honolulu. El documento fue escrito por los estudiantes de doctorado de Purdue, Lingming Yang, Yuchen Du, Han Liu y Heng Wu; Los investigadores de SEMATECH Kausik Majumdar, Py Hung, Robert Tieckelmann y Chris Hobbs; Michael Hatzistergos, investigador de la Facultad de Ciencias e Ingeniería a Nanoescala de la Universidad Estatal de Nueva York; Wilman Tsai de Intel; y Ye.

La estructura del disulfuro de molibdeno es una capa atómica única de molibdeno intercalada entre capas atómicas simples de sulfuro. Los investigadores pudieron dopar estas diminutas estructuras con el DCE.

"Es intrínsecamente difícil dopar una sola capa atómica, "Ye dijo." Es mucho más difícil que dopar silicio a granel para dispositivos semiconductores convencionales. Creo que un factor importante es la colaboración entre la academia, Intel y SEMATECH, lo que ha hecho posible este tipo de investigación ".

Los investigadores llaman a la técnica dopaje de capa molecular.

En un aspecto, el disulfuro de molibdeno es similar al grafeno, una capa extremadamente fina de carbono, lo cual es prometedor para aplicaciones en electrónica y computadoras. Como el grafeno el material se forma en capas de un átomo de espesor que pueden desprenderse. A diferencia del grafeno, sin embargo, el material es un semiconductor, potencialmente haciéndolo práctico para dispositivos electrónicos. Es particularmente prometedor para personas delgadas, dispositivos electrónicos flexibles y transparentes para pantallas, almohadillas táctiles y otras aplicaciones.

El artículo de disulfuro de molibdeno es uno de los tres artículos que presentará el grupo de investigación de Ye durante la conferencia VLSI.

Uno de los otros artículos detalla los hallazgos que muestran los primeros dispositivos de alto rendimiento fabricados con un material llamado arseniuro de galio, prometedor para la era posterior al silicio para las computadoras y la electrónica de consumo del futuro. Estos semiconductores se denominan materiales III-V porque combinan elementos del tercer y quinto grupo de la tabla periódica.

Los hallazgos muestran que el arseniuro de galio es compatible con el proceso de fabricación de semiconductores de óxido de metal complementario (CMOS) utilizado para construir circuitos integrados.

"La investigación sobre el MOS de arseniuro de galio se ha llevado a cabo durante unos 50 años, y aquí demostramos por primera vez que es factible a nivel de circuito CMOS, "Vosotros dijiste.

En el tercer artículo, Los investigadores muestran cómo utilizar un semiconductor llamado germanio para producir dos tipos de transistores necesarios para dispositivos electrónicos. El material se había limitado previamente a transistores "tipo P". Los nuevos hallazgos muestran cómo usar el material también para hacer transistores "tipo N" con contactos significativamente mejorados. "Ya dijiste. Debido a que ambos tipos de transistores son necesarios para los circuitos CMOS, los hallazgos apuntan a posibles aplicaciones del germanio en computadoras y electrónica.

Partes de la investigación, con sede en el Birck Nanotechnology Center en Purdue's Discovery Park, son financiados por la National Science Foundation, Semiconductor Research Corp. y SEMATECH.