Intec investiga materiales de escala atómica para futuros semiconductores

Investigadores del Instituto Tecnológico de Santo Domingo (Intec) estudian materiales de escala atómica, extremadamente delgados, que en el futuro podrían aportar al desarrollo de semiconductores, microchips y dispositivos electrónicos más pequeños y eficientes.

La investigación busca responder a uno de los principales retos de la industria tecnológica: el silicio, material utilizado actualmente para fabricar gran parte de los chips, está llegando a límites físicos que dificultan continuar reduciendo el tamaño de los componentes electrónicos.

El estudio, titulado Compuesto de borofeno-grafino (BGC) para electrónica más allá de CMOS: un marco falsable de primeros principios, fonones, dinámica molecular y transporte cuántico, fue desarrollado por los docentes e investigadores del Intec Baldo Alberto Luigi Dalporto, Sabine Mary y Santiago Gallur.

Una búsqueda más allá del silicio

Los chips están presentes en dispositivos de uso cotidiano como teléfonos celulares, computadoras y vehículos, así como en los grandes centros de datos que sostienen numerosos servicios digitales.

Para continuar aumentando su capacidad y reducir su tamaño, la ciencia explora materiales que puedan funcionar a escalas mucho menores que las actuales. En ese contexto, la investigación físico-teórica del Intec busca identificar materiales capaces de sostener nuevas generaciones de chips y microchips ante los límites que presenta el silicio en la industria de semiconductores.

Como parte del estudio, los investigadores combinan dos tipos de materiales: borofeno, compuesto por átomos de boro, y grafino, formado por carbono. El objetivo es comprobar si la combinación de ambos puede controlar el paso de la electricidad.

Si ese control pudiera mantenerse a escala atómica, el material podría servir como base para el desarrollo futuro de componentes electrónicos más pequeños y de tecnologías alternativas a las actuales, basadas principalmente en silicio.

Mientras buena parte de la industria continúa utilizando procesos de fabricación de decenas o cientos de nanómetros, algunos desarrollados hace décadas, el Intec investiga materiales bidimensionales cuyo espesor se mide en fracciones de un nanómetro, una dimensión cercana a la escala de los propios átomos.

Electrónica Beyond-CMOS

El estudio forma parte del campo conocido como Beyond-CMOS, que investiga materiales y mecanismos capaces de reducir voltaje, fugas y consumo energético en futuras generaciones de dispositivos electrónicos.

El propio trabajo establece que el escalado de transistores depende cada vez más de materiales capaces de conservar control electrostático con espesores atómicos.

Entre las aplicaciones evaluadas figura el transistor de efecto de campo por tunelamiento, conocido como TFET, un dispositivo que utiliza fenómenos de tunelamiento cuántico para controlar el paso de corriente.

Los investigadores plantean que una configuración con propiedades adecuadas podría utilizarse posteriormente en transistores, sensores, dispositivos de capacitancia cuántica, plasmónica y diodos de tunelamiento.

Investigadores del proyecto

Baldo Alberto Luigi Dalporto es docente e investigador del Área de Ingenierías del Intec, ingeniero electrónico y físico nuclear, especializado en electrónica aplicada a la física y autor principal del estudio.

En la investigación estuvo a cargo de la conceptualización, metodología, administración del proyecto, visualización y redacción del trabajo. También pertenece al Institute of Electrical and Electronics Engineers, la Institution of Engineering and Technology, la American Physical Society y la Red de Estudios sobre Educación.

Sabine Mary es investigadora del Intec y coautora del estudio. Su participación se concentró en la metodología, validación y supervisión científica de la investigación.

Santiago Gallur, también investigador del Intec y coautor del trabajo, participó en la conceptualización, análisis formal, metodología y validación del estudio, así como en la revisión de su contenido científico.

Con esta investigación, el Intec se inserta en el estudio de materiales de escala atómica y tecnologías orientadas a las próximas generaciones de la industria de semiconductores.