Cada vez más pequeños y cada vez más compactos:esta es la dirección en la que se están desarrollando los chips de computadora, impulsado por la industria. Es por eso que los llamados materiales 2-D se consideran la gran esperanza:son tan delgados como un material puede ser, en casos extremos, constan de una sola capa de átomos. Esto hace posible producir componentes electrónicos novedosos con dimensiones diminutas, alta velocidad y eficiencia óptima.

Sin embargo, Hay un problema:los componentes electrónicos siempre constan de más de un material. Los materiales 2-D solo se pueden utilizar de forma eficaz si se pueden combinar con sistemas de materiales adecuados, como cristales aislantes especiales. Si esto no se considera, la ventaja que se supone que ofrecen los materiales 2-D queda anulada. Un equipo de la Facultad de Ingeniería Eléctrica de la TU Wien (Viena) presenta ahora estos hallazgos en la revista Comunicaciones de la naturaleza .

Alcanzando el final de la línea en la escala atómica

"La industria de semiconductores actual se basa principalmente en silicio y óxido de silicio, ", dice el profesor Tibor Grasser del Instituto de Microelectrónica de TU Wien." Estos son materiales con muy buenas propiedades electrónicas. Por mucho tiempo, Se utilizaron capas cada vez más delgadas de estos materiales para miniaturizar los componentes electrónicos. Esto funcionó bien durante mucho tiempo, pero en algún momento llegamos a un límite natural ".

Cuando la capa de silicio tiene solo unos pocos nanómetros de espesor, de modo que solo consta de unas pocas capas atómicas, entonces, las propiedades electrónicas del material se deterioran de manera muy significativa. "La superficie de un material se comporta de manera diferente a la mayor parte del material, y si todo el objeto prácticamente solo está formado por superficies y ya no tiene volumen en absoluto, puede tener propiedades materiales completamente diferentes ".

Por lo tanto, hay que cambiar a otros materiales para crear componentes electrónicos ultrafinos. Y aquí es donde entran en juego los llamados materiales 2-D:combinan excelentes propiedades electrónicas con un grosor mínimo.

Las capas delgadas necesitan aislantes delgados

"Como resulta, sin embargo, estos materiales 2-D son solo la primera mitad de la historia, "dice Tibor Grasser." Los materiales deben colocarse sobre el sustrato adecuado, y también se necesita una capa de aislante encima, y ​​este aislante también debe ser extremadamente delgado y de muy buena calidad, de lo contrario, no habrá ganado nada con los materiales 2-D. Es como conducir un Ferrari en un terreno embarrado y preguntarse por qué no establece un récord de velocidad ".

Por lo tanto, un equipo de la TU Wien en torno a Tibor Grasser y Yury Illarionov ha analizado cómo resolver este problema. "Dióxido de silicio, que se utiliza normalmente en la industria como aislante, no es adecuado en este caso, "dice Tibor Grasser." Tiene una superficie muy desordenada y muchos libres, enlaces insaturados que interfieren con las propiedades electrónicas del material 2-D ".

Es mejor buscar una estructura bien ordenada:el equipo ya ha logrado excelentes resultados con los fluoruros, una clase especial de cristales. Un prototipo de transistor con un aislante de fluoruro de calcio ya ha proporcionado datos convincentes, y otros materiales aún se están analizando.

"Actualmente se están descubriendo nuevos materiales 2-D. Eso es bueno, pero con nuestros resultados queremos mostrar que esto solo no es suficiente, ", dice Tibor Grasser." Estos nuevos materiales 2-D semiconductores también deben combinarse con nuevos tipos de aislantes. Sólo entonces podremos tener éxito en la producción de una nueva generación de componentes electrónicos potentes y eficientes en formato miniatura ".