Secondo i ricercatori della Singapore University of Technology and Design (SUTD), una famiglia di semiconduttori bidimensionali (2D) scoperta di recente potrebbe aprire la strada a un’elettronica ad alte prestazioni ed efficiente dal punto di vista energetico. I loro risultati, pubblicati su 2D Materials and Applications, potrebbero portare alla fabbricazione di dispositivi a semiconduttore applicabili nell’elettronica tradizionale e nell’optoelettronica e persino potenzialmente sostituire del tutto la tecnologia dei dispositivi a base di silicio.

Nella ricerca della miniaturizzazione dei dispositivi elettronici, una tendenza ben nota è la legge di Moore, che descrive come il numero di componenti nei circuiti integrati dei computer raddoppia ogni due anni. Questa tendenza è possibile grazie alle dimensioni sempre più ridotte dei transistor, alcuni dei quali sono così piccoli che milioni di essi possono essere stipati su un chip delle dimensioni di un’unghia. Ma nonostante questa tendenza sia ancora in atto, gli ingegneri stanno iniziando a fare i conti con i limiti materiali intrinseci della tecnologia dei dispositivi a base di silicio.

A causa dell’effetto tunneling quantistico, restringere troppo un transistor a base di silicio porterà inevitabilmente prima o poi a comportamenti dei dispositivi altamente incontrollabili”, ha detto il professore assistente SUTD Ang Yee Sin, che ha guidato lo studio. “Le persone sono ora alla ricerca di nuovi materiali oltre l’era del silicio e i semiconduttori 2D sono un candidato promettente”.

I semiconduttori 2D sono materiali che hanno solo pochi atomi di spessore. A causa delle loro dimensioni su scala nanometrica, tali materiali sono forti candidati come sostituti del silicio nella ricerca per lo sviluppo di dispositivi elettronici compatti. Tuttavia, molti semiconduttori 2D attualmente disponibili sono afflitti da un’elevata resistenza elettrica quando entrano in contatto con i metalli.

Ciò ha suscitato l’interesse del team per i contatti Ohmic, o contatti metallo-semiconduttore senza barriera Schottky. Nel loro studio, Ang e collaboratori dell’Università di Nanchino, dell’Università Nazionale di Singapore e dell’Università di Zhejiang hanno dimostrato che una famiglia di semiconduttori 2D scoperta di recente, vale a dire MoSi2N4 e WSi2N4, forma contatti Ohmici con i metalli titanio, scandio e nichel, che sono ampiamente utilizzati nell’industria dei dispositivi a semiconduttore.

Ang spera che il lavoro incoraggerà altri ricercatori a sondare più membri della famiglia di semiconduttori 2D appena scoperta per scoprirne proprietà interessanti, anche quelle con applicazioni oltre l’elettronica. “Alcuni di loro potrebbero essere molto poveri in termini di applicazioni elettroniche, ma molto buoni per la spintronica, i fotocatalizzatori o come elemento costitutivo per le celle solari”, ha concluso. “La nostra prossima sfida è quella di scansionare sistematicamente tutti questi materiali 2D e classificarli in base alle loro potenziali applicazioni”.