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Un investigador de la Universidad de Rice en los EE. UU. Y sus colegas en China y Taiwán han cultivado recientemente láminas de nitruro de boro hexagonal (hBN) de grosor atómico como cristales de dos pulgadas de diámetro sobre una oblea.
El estudio, que se publicó en la revista Nature, informa cómo los investigadores aprovecharon el trastorno entre los pasos serpenteantes sobre un sustrato de cobre para lograr el crecimiento de esta estructura cristalina.

Átomos de boro y nitruro en un sustrato de cobre que forman un cristal ordenado a gran escala de nitruro de boro hexagonal. Que podría convertirse en un aislante clave en la futura electrónica bidimensional. Imagen utilizada por cortesía de Tse-An Chen / TSMC.

Cultivo de cristales de hBN perfectamente ordenados

Los intentos anteriores para hacer crecer cristales perfectamente ordenados de hBN, que es un semiconductor de banda ancha, han sido inútiles. Sin embargo, al utilizar el trastorno antes mencionado y aprovecharlo para mantener el hBN en línea, los investigadores pudieron lograr su objetivo largamente buscado de producirlo.
Cuando hBN se integra en chips como un dieléctrico entre capas de transistores a nanoescala, se sabe que mejora la amortiguación de la dispersión y captura de electrones, lo que restringe la eficiencia de un circuito incorporado. Aunque esto se conoce desde hace bastante tiempo, ningún intento ha tenido éxito en ordenar cristales de hBN lo suficientemente grandes como para ser útiles hasta ahora.
A Taiwan Semiconductor Manufacturing Co (TSMC) se le encargó el desarrollo de una prueba de concepto del transistor bidimensional para fines de fabricación.
TSMC produjo esto, una película bidimensional de dos pulgadas, en asociación con experimentadores de la Universidad Nacional Chiao Tung de Taiwán. Luego transfirieron la película de prueba de concepto hBN al silicio y agregaron una capa de transistores de efecto de campo (FET) que se modelaron en disulfuro de molibdeno 2D sobre la película hBN.
El descubrimiento principal en este trabajo es que se puede lograr un monocristal a través de una oblea, y luego pueden moverlo. Luego pueden hacer dispositivos, dijo Boris Yakobson, de la Escuela de Ingeniería George R. Brown de la Universidad de Rice. Añadió: "No existe un método existente que pueda producir dieléctricos monocapa de hBN con una reproducibilidad extremadamente alta en una oblea, lo cual es necesario para la industria electrónica …"

Hojas bidimensionales de nitruro de boro hexagonal del tamaño de una oblea. Imagen utilizada por cortesía de TSMC y Rice University.

Desarrollando el "Sucesor" de la Ley de Moore

Hace unas décadas, Gordon Moore de Intel dijo que el número de transistores encontrados en un circuito integrado se duplicaría cada dos años. A medida que el diseño de los circuitos integrados se hace cada vez más pequeño, después de todo, los circuitos de hoy miden solo unos pocos nanómetros, mantener la tasa de desarrollo necesaria para mantenerse al día con la tecnología se vuelve cada vez más difícil.
En teoría, apilar capas bidimensionales, cada una con un número ilimitado de transistores podría resolver este problema si las capas se separan entre sí. Gracias a sus propiedades y a su amplio ancho de banda, el aislante hBN es un candidato prometedor como sucesor de las obleas de silicio tradicionales.