(Noticias de Nanowerk) En un comentario compacto publicado en comunicación de la naturaleza («Materiales 2D para la electrónica heterogénea del futuro»), Max Lemme y sus colegas describen los campos de aplicación más prometedores de los materiales bidimensionales (2D), así como los desafíos que aún deben resolverse para poder fabricar productos de alta tecnología. posible por materiales 2D a voluntad de mercado.
More Moore and More than Moore: Lo que suena como un trabalenguas en realidad describe dos de las direcciones de investigación más importantes en la industria de los semiconductores.
Los materiales 2D son una plataforma extremadamente prometedora para ambas direcciones de investigación. Por ejemplo, su extrema delgadez los convierte en los principales candidatos para reemplazar al silicio como material de canal para transistores de nanoláminas en futuros nodos tecnológicos, lo que permitiría un escalado dimensional continuo. Además, los dispositivos basados en materiales 2D pueden, en principio, integrarse bien en la tecnología CMOS estándar y, por lo tanto, pueden usarse para ampliar las capacidades de los chips de silicio con funcionalidades adicionales, como sensores, fotónica o dispositivos memristivos para computación neuromórfica.
«Los materiales 2D tienen el potencial de convertirse en el ‘Factor X’ en la electrónica integrada del futuro», dice el profesor Max Lemme, director de la Cátedra de Componentes Electrónicos de la Universidad RWTH de Aquisgrán y portavoz del Centro de Materiales 2D y Grafeno de Aquisgrán. . “Espero que primero lleguen al mercado en aplicaciones de nicho para sensores específicos, ya que los requisitos de tecnología de fabricación pueden ser menores. Pero también estoy convencido de que los materiales 2D jugarán un papel importante en los circuitos integrados fotónicos y en futuras aplicaciones de computación neuromórfica. Aquí el campo aún está en pañales, pero los resultados preliminares son muy prometedores”.
De hecho, ya se han descubierto más de una docena de materiales 2D que exhiben conmutación resistiva programable, la propiedad fundamental para construir dispositivos (memristores) que pueden usarse para imitar el comportamiento de las sinapsis y las neuronas. Si bien quedan muchos aspectos fundamentales por comprender, los primeros memristores basados en materiales 2D han demostrado un rendimiento competitivo, así como una amplia gama de capacidades no computacionales deseables, como: B. No clonabilidad y conmutación de alta frecuencia para sistemas de comunicación. De hecho, estos memristores se están estudiando en detalle en el proyecto alemán Cluster4Future “NeuroSys”, que comenzó en enero de 2022.
Otro campo futuro en el que los materiales 2D pueden desempeñar un papel importante es la tecnología cuántica. «Existe evidencia consistente de que los materiales 2D tienen un gran potencial para la computación cuántica de estado sólido, así como para la comunicación cuántica y nuevos sensores cuánticos», dice el profesor Christoph Stampfer, jefe del grupo «Materiales 2D y dispositivos cuánticos». ‘ en la Universidad RWTH Aachen y coautor del artículo. “Hablando de computación cuántica, los materiales 2D actuales son anteriores a otras plataformas como el silicio entre 8 y 12 años; por ejemplo, los qubits giratorios basados en materiales 2D están al alcance pero aún no se han demostrado. Sin embargo, la flexibilidad que ofrece la plataforma 2D podría ofrecer grandes ventajas a medio o largo plazo y permitir superar algunos de los obstáculos a los que se enfrentan otras plataformas, como por ejemplo: B. el acoplamiento de espín a fotón”.
Lemme y Stampfer son dos de los autores del breve comentario, junto con Deji Akinwande de la Universidad de Texas en Austin (EE. UU.) y Cedric Huyghebaert de IMEC, Bélgica. “Nuestro objetivo principal con este comentario era llegar a nuestros colegas fuera de la comunidad de materiales 2D”, dice Lemme. «Queríamos mostrar el potencial de los materiales 2D a aquellos menos familiarizados con el campo, al tiempo que intentamos brindar respuestas honestas sobre por qué todavía no existen chips integrados y productos electrónicos habilitados para materiales 2D». Todavía hay desafíos fundamentales que deben resolverse, pero es importante que la industria de los semiconductores esté al tanto de los avances realizados por la comunidad 2D. Es hora de intensificar la colaboración y aprovechar al máximo estos interesantes materiales”.
