El científic i alumni de l’EUSS Mario Lanza, professor titular a la Universitat de Ciència i Tecnologia del Rei Abdullah (a Aràbia Saudita), acaba de revolucionar el camp de la nanoelectrònica i els semiconductors en inventar el primer microxip d’alta densitat d’integració realitzat amb materials bidimensionals (també anomenats 2D). El treball, titulat “Hybrid 2D/CMOS microxips for memristive applications”, serà publicat ben aviat a la revista Nature, i ja ha atret l’interès d’empreses capdavanteres en el camp dels semiconductors.

L’equip liderat pel professor Lanza ha integrat per primera vegada un material bidimensional aïllant, anomenat nitrur de bor hexagonal multicapa (d’uns 6 nanòmetres de gruix), sobre microxips que contenen transistors de silici de tecnologia CMOS – les sigles CMOS signifiquen complementary metal- oxide-semiconductor, un tipus de tecnologia que és present en tots els productes electrònics que utilitzem diàriament (telèfons, ordinadors, automòbils i electrodomèstics, entre molts altres). Segons explica el professor Lanza: “el nitrur de bor hexagonal fa les funcions de memristor, i el transistor fa les funcions de selector i limitador de corrent”. Després de comprovar que la integració es va realitzar amb èxit, els investigadors han interconnectat els dispositius (mitjançant litografia i evaporació de metall) per formar circuits matricials.

Aquest tipus de circuits, malgrat que encara són desconeguts per a la majoria de gent, són utilitzats en productes electrònics d’última generació tant per emmagatzemar informació (fabricació de memòries electròniques, com els USB) com per processar-la (fabricació de xarxes neuronals artificials per a sistemes d’intel·ligència artificial). Els dispositius híbrids 2D/CMOS fabricats per l’equip de l’alumni Lanza mostren un baix consum d’energia i una alta durabilitat, i a més la seva conductivitat es pot ajustar a diferents nivells de forma dinàmica aplicant impulsos elèctrics — una propietat anomenada spike-timing dependent plasticity —el qual es pot usar per fabricar xarxes neuronals artificials de molt baix consum energètic.

En el passat l’empresa IBM havia intentat integrar grafè en transistors per a aplicacions al camp de radiofreqüència, però la densitat d’integració era molt baixa i els dispositius no permetien emmagatzemar o processar informació. En canvi, els dispositius creats per l’equip del professor Lanza només mesuren 260 nanòmetres, i podrien realitzar-se molt més petits de manera molt senzilla si es disposen de microxips més avançats.

Aquest treball representa una fita al camp de la nanoelectrònica i els semiconductors no només per les altes prestacions dels dispositius i circuits fabricats, sinó també degut a l’alt nivell de maduresa tecnològica aconseguit — tots els processos utilitzats són compatibles amb la indústria dels semiconductors. És per això que tant ell com els membres del seu equip indiquen: “en el futur la majoria de microxips explotaran alguna de les moltes propietats exòtiques d’aquests materials”.

Enllaç a l’article: https://www.nature.com/articles/s41586-023-05973-1

Enllaç a la web del Professor Mario Lanza: https://lanza.kaust.edu.sa/

Torna a veure l’Open Circuit – Alumni Experiences del Mario Lanza: