La tecnología de semiconductores de silicio ha hecho maravillas para el avance de nuestra sociedad, que se ha beneficiado enormemente de su uso versátil y sus asombrosas capacidades. El desarrollo de la electrónica, automatización, ordenadores, cámaras digitales y teléfonos inteligentes recientes basados ​​en este material y su tecnología subyacente se ha disparado, Reducir el tamaño físico de los dispositivos y cables al régimen nanométrico.

Aunque esta tecnología se ha estado desarrollando desde finales de la década de 1960, la miniaturización de circuitos parece haber llegado a un posible punto final, ya que los transistores solo se pueden reducir a un cierto tamaño y no más. Por lo tanto, Existe una necesidad imperiosa de complementar la tecnología Si CMOS con nuevos materiales, y para satisfacer los futuros requisitos informáticos, así como las necesidades de diversificación de aplicaciones.

Ahora, el grafeno y los materiales bidimensionales (2-D) relacionados ofrecen perspectivas de avances sin precedentes en el rendimiento de los dispositivos en el límite atómico. Su asombroso potencial ha demostrado ser una posible solución para superar las limitaciones de la tecnología de silicio. donde la combinación de materiales 2-D con chips de silicio promete superar las limitaciones tecnológicas actuales.

En un nuevo artículo de revisión en Naturaleza , un equipo de investigadores internacionales, incluidos los investigadores del ICFO, el Dr. Stijn Goossens y el profesor ICREA del ICFO Frank Koppens, y líderes industriales de IMEC y TSMC se han unido para proporcionar una revisión en profundidad y exhaustiva de las oportunidades, avances y desafíos de la integración de materiales atómicamente delgados con tecnología basada en Si. Proporcionan información sobre cómo y por qué los materiales 2-D (2DM) pueden superar los desafíos actuales que plantea la tecnología existente y cómo pueden mejorar tanto la función como el rendimiento de los componentes del dispositivo. para potenciar las características de las tecnologías futuras, en las áreas de aplicaciones computacionales y no computacionales.

Para aplicaciones no computacionales, revisan la posible integración de estos materiales para futuras cámaras, comunicaciones de datos ópticos de baja potencia y de gas y biosensores. En particular, sensores de imagen y fotodetectores, son áreas donde el grafeno y los 2DM podrían permitir una nueva visión en el rango de infrarrojos y terahercios además del rango visible del espectro. Estos pueden servir, por ejemplo, en vehículos autónomos, seguridad en aeropuertos y realidad aumentada.

Para sistemas computacionales, y en particular en el campo de los transistores, muestran cómo desafíos como el dopaje, La resistencia de contacto y los dieléctricos / encapsulación pueden disminuir al integrar 2DM con tecnología Si. Los 2DM también podrían mejorar radicalmente la memoria y los dispositivos de almacenamiento de datos con nuevos mecanismos de conmutación para meta; estructuras metálicas aislantes, evitar corrientes furtivas en matrices de memoria, o incluso impulsar las ganancias de rendimiento de los circuitos basados ​​en cables de cobre adhiriendo grafeno a los materiales de barrera de cobre ultradelgados y, por lo tanto, reducir la resistencia, dispersión y autocalentamiento.

La revisión proporciona información a todas las partes interesadas sobre los desafíos y el impacto de resolver la integración de material 2-D con la tecnología CMOS. Proporciona una hoja de ruta de la integración 2-D y la tecnología CMOS, señalar la etapa en la que todos los desafíos relacionados con el crecimiento, transferir, interfaz, dopaje contactando, y el diseño están en pie en la actualidad y qué posibles procesos se esperan resolver para lograr tales objetivos de pasar de un entorno de laboratorio de investigación a una línea piloto para la producción de los primeros dispositivos que combinan ambas tecnologías.

La primera hoja de ruta CMOS de material 2-D, como se presenta en esta revisión, ofrece una visión emocionante del futuro, con la primera producción piloto que se espera dentro de unos años.