I ricercatori della University of Wisconsin - Madison, insieme ad altri colleghi statunitensi, hanno messo a punto un metodo che potrebbe consentire ai produttori di chip di creare transistor ad alte prestazioni con capacità wireless a basso costo, su enormi rotoli di plastica flessibile. Lo studio è stato pubblicato su Scientific Reports.
Gli studiosi, guidati dal professor Zhenqiang (Jack) Ma, hanno portato alla creazione di un transistor che opera a 38 gigahertz e che secondo alcune simulazioni potrebbe essere capace di funzionare a 110 gigahertz. Questa soluzione potrebbe essere molto utile in applicazioni wireless. Il transistor può trasmettere dati o energia senza fili, aspetto che lo renderebbe ideale per l'elettronica indossabile e i sensori.
Il metodo di fabbricazione in nanoscala creato dai ricercatori capovolge i tradizionali approcci litografici - che usano luce e sostanze chimiche per modellare transistor flessibili - superando limitazioni come la diffrazione della luce, l'imprecisione che porta a cortocircuiti di diversi contatti e la necessità di realizzare i circuiti in più passaggi.
Usando un processo a bassa temperatura i ricercatori hanno modellato la circuiteria sul loro transistor flessibile - silicio monocristallino posto su un substrato in PET - creando così un processo low cost chiamato litografia nanoimprint.
Laddove solitamente i ricercatori si affidano al dopaggio selettivo per introdurre impurità nei materiali e migliorare le loro proprietà - in questo caso la conduttività elettrica - i ricercatori della UW-Madison hanno scelto un approccio diverso, ricoprendo il silicio monocristallino con un dopante anziché doparlo selettivamente.
Successivamente hanno aggiunto un materiale sensibile alla luce - un layer fotoresistente - e tramite una tecnica chiamata litografia a fascio elettronico - che usa un fascio localizzato di elettroni per creare forme da 10 nanometri - sul fotoresistore per creare uno stampo riutilizzabile dei modelli in nanoscala desiderati. Hanno applicato lo stampo a una membrana in silicio molto flessibile per creare un modello fotoresistente.
Poi hanno terminato con un processo di incisione a secco per ricavare trincee (scanalature) in scala nanometrica nel silicio seguendo i modelli nello stampo e aggiunto ampi gate che funzionano come interruttori, in cima alle trincee.
Il transistor si è dimostrato capace di offrire alte prestazioni e consumare meno energia. E dato che il metodo consente di creare trincee molto più strette di quanto possibile con i tradizionali processi di fabbricazione, potrebbe permettere ai produttori di chip d'inserire un numero persino maggiore di transistor su un dispositivo elettronico.
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