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Un transistor veloce e flessibile per tecnologia indossabile

I ricercatori di un ateneo statunitense hanno messo a punto un processo semplice per creare transistor in silicio flessibili molto veloci. Questi transistor potrebbero essere impiegati in chip per l'elettronica indossabile e i sensori.

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.

flexible transistors Ma
Il transistor flessibile al silicio più veloce al mondo su un substrato plastico

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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