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(Noticias de Nanowerk) Un horno de microondas doméstico modificado por un profesor de ingeniería de Cornell está ayudando a cocinar la próxima generación de teléfonos celulares, computadoras y otros dispositivos electrónicos después de que se demostró que la invención supera un gran desafío que enfrenta la industria de los semiconductores.
La investigación se describe en detalle en un artículo en letras de fisica aplicada («Activación eficiente y estable por recocido con microondas de nanoláminas de silicio dopadas con fósforo por encima de su límite de solubilidad»). El autor principal es James Hwang, profesor de investigación en el Departamento de Ciencia e Ingeniería de Materiales; Otros colaboradores de Cornell incluyen al estudiante graduado Chandrasekhar Savant y al ex becario postdoctoral Mohammed Javad Asadi.
![James Hwang, profesor de investigación en el Departamento de Ciencia e Ingeniería de Materiales, a la derecha, en su microondas modificado, Gianluca Fabi, a la izquierda, sostiene un semiconductor](https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/id61437_1.jpg)
La fabricación de los materiales que componen los transistores y otros componentes de los microchips es similar a la cocción en que, entre otras cosas, los materiales constituyentes deben mezclarse y luego calentarse para producir la corriente eléctrica deseada. Por ejemplo, se agrega fósforo al silicio y luego la mezcla se recoce o se calienta para colocar los átomos de fósforo en el lugar correcto para que sean activos en la conducción de electricidad.
Sin embargo, a medida que los microchips continúan encogiéndose, el silicio debe doparse o mezclarse con concentraciones más altas de fósforo para producir la corriente deseada. Los fabricantes de semiconductores ahora se acercan a un límite crítico en el que calentar los materiales altamente dopados con métodos convencionales ya no producirá semiconductores permanentemente funcionales.
“Necesitamos concentraciones de fósforo que sean más altas que su solubilidad de equilibrio en silicio. Es contrario a la naturaleza», dijo Hwang. «El cristal de silicio se expande, provocando una tensión tremenda y potencialmente inutilizándolo para la electrónica».
Taiwan Semiconductor Manufacturing Company (TSMC) había teorizado que las microondas podrían usarse para activar el exceso de dopantes, pero al igual que los hornos de microondas domésticos que a veces calientan los alimentos de manera desigual, los hornos de microondas anteriores producían «ondas estacionarias» que impedían una activación constante de los dopantes. Entonces, TSMC se asoció con Hwang, quien modificó un horno de microondas para controlar selectivamente dónde ocurren las ondas estacionarias. Tal precisión permite que los dopantes se activen correctamente sin un calentamiento excesivo o daño al cristal de silicio.
Este descubrimiento podría usarse para fabricar materiales semiconductores y productos electrónicos que llegarán al mercado alrededor de 2025, dijo Hwang, quien presentó dos patentes para el prototipo del horno de recocido de microondas con el postdoctorado Gianluca Fabi.
«Algunos fabricantes están fabricando actualmente materiales semiconductores que tienen un tamaño de 3 nanómetros», dijo Hwang. «Este nuevo enfoque de microondas puede potencialmente permitir que los fabricantes líderes como TSMC y Samsung se reduzcan a solo 2 nanómetros».
El avance podría cambiar la geometría de los transistores utilizados en los microchips. Durante más de 20 años, los transistores se han hecho pararse como aletas dorsales para permitir que se empaqueten más en cada microchip, pero los fabricantes recientemente comenzaron a experimentar con una nueva arquitectura en la que los transistores se apilan horizontalmente como nanoláminas que la densidad y el control de transistores Los materiales excesivamente dopados que son posibles gracias al recocido por microondas serían clave para la nueva arquitectura.
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