Los investigadores han resuelto tres desafíos técnicos endiabladamente difíciles que bloqueaban efectivamente la realización del potencial mostrado por los materiales 2D semiconductores, un ingrediente clave para crear nuevos transistores del grosor de un átomo que pueden restablecer la Ley de Moore. Gracias al trabajo de un equipo multiinstitucional de investigadores, la producción de materiales 2D de alta calidad a escala comercial ahora parece estar resuelta.
El avance del desarrollo de semiconductores se ve amenazado por las restricciones naturales impuestas por la forma en que se fabrican los transistores y los materiales que se utilizan. Esta barrera a la Ley de Moore ha estado acechando en el horizonte durante mucho tiempo, y los científicos con visión de futuro han estado investigando y desarrollando rutas alternativas para lograr la mejora continua que se busca.
Una de las formas prácticas más probables en que la industria de los semiconductores puede dar un nuevo impulso es reemplazar el silicio con los llamados materiales 2D para crear transistores 2D. Los científicos que observan de cerca los materiales 2D han resaltado varias cualidades atractivas que deberían ayudar a brindar mejoras significativas en el rendimiento, la eficiencia y la escalabilidad. El Grupo de Investigación de Componentes (CR) de Intel, por ejemplo, presentó recientemente nueve trabajos de investigación, algunos de los cuales promocionan el uso de nuevos materiales 2D como una ruta para desarrollar procesadores con más de un billón de transistores, para 2030.
Ahora se han resuelto tres desafíos críticos para la comercialización de materiales 2D, afirma el grupo internacional de científicos, haciendo posible la fabricación de materiales 2D en forma monocristalina en obleas de silicio. Estos desafíos se describieron específicamente de la siguiente manera:
- control cinético preciso del crecimiento de material 2D capa por capa,
- manteniendo un solo dominio durante el crecimiento para un espesor uniforme, y
- Capacidad de control a escala de obleas del número de capas y la cristalinidad.
Puede leer el documento completo para obtener más detalles sobre cada uno de estos desafíos y cómo han sido resueltos por los procesos inventados por el equipo multiinstitucional. El trabajo se detalla en un documento. (se abre en una pestaña nueva) titulado ‘Crecimiento de material 2D monocristalino no epitaxial por confinamiento geométrico’ y publicado por la revista Nature.
Sang-Hoon Bae, uno de los líderes del proyecto y profesor de ingeniería mecánica y ciencia de los materiales en la Escuela de Ingeniería McKelvey de la Universidad de Washington en St. Louis, ciertamente parece confiar en el impacto de la investigación. “Creemos que nuestra técnica de crecimiento confinado puede llevar todos los grandes hallazgos en física de materiales 2D al nivel de comercialización al permitir la construcción de heterouniones de dominio único capa por capa a escala de oblea”, explicó Bae. “Nuestro logro sentará una base sólida para que los materiales 2D encajen en entornos industriales”.
Al igual que con todas las investigaciones de esta naturaleza, podrían pasar años antes de que veamos materiales 2D utilizados en aplicaciones prácticas. Sin embargo, con compañías como Intel y Samsung profundamente involucradas en este proyecto, y el hecho de que Intel ya tiene transistores 2D Gate All Around (GAA) en su línea de investigación, ese futuro podría llegar antes de lo que piensa.