Una representación gráfica de nitruro de boro hexagonal (hBN) cultivado en metal. Crédito:Fuerza Aérea de EE. UU.
El futuro de la nanoelectrónica está aquí. Un equipo de investigadores del Laboratorio de Investigación de la Fuerza Aérea, Escuela de Minas de Colorado, y el Laboratorio Nacional Argonne en Illinois han desarrollado un método novedoso para la síntesis de un material compuesto que tiene el potencial de mejorar enormemente la electrónica utilizada por la Fuerza Aérea.
El material, nitruro de boro hexagonal (hBN), es similar al grafeno y puede formarse y estabilizarse en capas de un átomo de espesor. Esta síntesis de hBN de forma controlada capa por capa es fundamental para una serie de aplicaciones, incluyendo barreras de túneles, utilizado en transistores para dispositivos de baja potencia, condensadores atómicamente delgados, y transistores bidimensionales (2D), que son más pequeños y consumen mucha menos energía que los transistores de silicio tradicionales.
"La fabricación de dispositivos a partir de capas 2D atómicamente delgadas representa el futuro de la nanoelectrónica, "afirma el Dr. Michael Snure, Físico investigador senior de AFRL. "Este desarrollo aumenta significativamente la densidad del dispositivo, mejorando la flexibilidad y reduciendo significativamente los requisitos de energía ".
Como material 2D, hBN ha sido de interés internacional durante casi una década. Investigadores de la Dirección de Sensores de AFRL han estado trabajando en métodos experimentales para desarrollar esta tecnología desde 2013, con el Dr. Snure liderando el esfuerzo. Dr. Stefan Badescu, Físico investigador de AFRL, se unió al equipo en 2015 para liderar la investigación de modelado computacional que ha ayudado al equipo a comprender las propiedades del sistema y el mecanismo de crecimiento.
De izquierda a derecha:Dr. Gene Siegel, Dr. Michael Snure, y el Dr. Stefan Badescu llevan a cabo su investigación sobre el nitruro de boro hexagonal (hBN), un material cerámico que puede mejorar enormemente la electrónica utilizada por la Fuerza Aérea. Crédito:Foto de la Fuerza Aérea de EE. UU. / Ted Pitts
Entonces, ¿cómo se reduce un material compuesto para su uso en electrónica al grosor de un simple átomo? Mediante un novedoso y complejo método de síntesis, por supuesto. Mediante un proceso que implica la eliminación de vapores químicos metalorgánicos, el equipo descubrió cómo controlar el crecimiento de capas de hBN a nanoescala.
El hBN del trabajo de AFRL se está utilizando actualmente en el desarrollo de prototipos de dispositivos electrónicos 2D, incluidos transistores y fotodetectores. Sin embargo, el impacto de este desarrollo llega más lejos.
"Al desarrollar un modelo de crecimiento, Nuestro trabajo beneficia más ampliamente al campo de la ciencia de los materiales en las áreas de crecimiento de películas delgadas y disposición de vapores químicos. ", reflexiona Badescu." Este modelo ayudará a impulsar nuevos descubrimientos en la síntesis de materiales 2D ".
Badescu agrega que las aplicaciones futuras de hBN incluyen transistores para dispositivos de conmutación y lógicos que son flexibles, transparente, baja potencia, y alta frecuencia. Los siguientes pasos son demostrar la viabilidad de integrar hBN con otros semiconductores 2D, incluyendo grafeno y fosforeno.
El trabajo del equipo fue publicado en un artículo por Nano letras , una revista científica de la American Chemical Society, y el equipo está considerando presentar una patente para la tecnología y el método de síntesis en espera de futuros experimentos exitosos con combinaciones de hBN y metales.
