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Presto microchips al diamante?

I diamanti che compongono le pellicole sono visibili soltanto al microscopio elettronico

(Schweizer Nationalfonds)

Un procedimento messo a punto da ricercatori friburghesi potrebbe aprire la strada a un'ulteriore miniaturizzazione dei componenti elettronici.

"Noi abbiamo fatto la nostra parte, migliorando la tecnica di produzione degli strati di diamante", dice Titus Jenny, professore di chimica all'Università di Friburgo, "ora , tocca ai fisici risolvere i problemi che rimangono, in vista di applicazioni pratiche". Come, per esempio, l'utilizzo di pellicole di diamante sintetico nella fabbricazione di microchips ancora più piccoli. O nella realizzazione di superfici più resistenti all'attrito.

Una tecnologia promettente

A dire il vero, la strada delle applicazioni pratiche sembra ancora lunga. Perché possa trasformarsi in semiconduttore di elettricità, alla pellicola di diamante dovrebbero essere aggiunti atomi esterni - con un procedimento che deve però ancora essere perfezionato. E anche per quanto concerne la resistenza all'attrito, bisognerà riuscire a produrre strati di diamante ancora molto più densi.

Tuttavia, la tecnologia messa a punto dal gruppo del professor Jenny, nell'ambito di un progetto del Fondo nazionale svizzero per la ricerca, costituisce un notevole passo avanti nella produzione di pellicole di diamante. Il procedimento studiato dai chimici friburghesi fornisce infatti strati di diamante sintetico più densi e più resistenti, e anche molto più rapidamente, di quanto era finora possibile.

Cristalli di carbonio da una miscela di gas

La nuova tecnologia si basa su un procedimento già in uso per ottenere strati estremamente sottili, che consiste nel riscaldare tramite micro-onde una miscela di gas contenente composti di carbonio. La decomposizione dei gas libera il carbonio, che si deposita - sia in forma amorfa, sia in forma di grafite e di cristalli - su un substrato di silicio.

La forte aggressività chimica della miscela provoca poi lo scioglimento di tale deposito che, a cominciare dalla grafite, ritorna allo gassoso. I cristalli di carbonio, che costituiscono il diamante, sono invece più resistenti e rimangono sulla superficie di silicio. Ma si tratta di un processo molto lento, e anche per ottenere una finissima pellicola di diamante occorrono parecchie ore.

Ancoraggi chimici per i "germi di diamante"

Ed è proprio qui che i ricercatori friburghesi sono intervenuti: grazie a un intervento chimico sul substrato di silicio, la produzione dei "germi di diamante" risulta 10'000 volte superiore a quella di una superficie non trattata. E inoltre, questi "germi di diamante", costituiti ciascuno da 10 atomi di carbonio che formano una sorta di gabbia, vengono fissati al silicio grazie a due "ancoraggi chimici".

Risultato: la pellicola di diamante aderisce più fortemente al substrato ed è più omogenea e più densa. E per di più, il processo chimico di ancoraggio sul silicio è indotto dalla luce: una caratteristica che rende la nuova tecnologia perfettamente compatibile con la fotolitografia - il procedimento di base per la fabbricazione dei componenti elettronici.

Microchips più facili da raffreddare

In fatto di miniaturizzazione, la tecnologia del silicio sta oramai toccando i limiti. Più aumentano il numero e la densità dei circuiti, e più aumentano i problemi legati al calore che si sviluppa. Bisognerà quindi trovare delle alternative, per poter migliorare ulteriormente le finezza e la densità delle strutture nei microchips elettronici.

Una di questa alternative sarebbe proprio offerta dai film di diamante: "I cristalli di carbonio sono più resistenti e migliori conduttori di calore del silicio. Microcircuiti realizzati con la tecnologica del diamante saranno quindi più facili da raffreddare", ritiene il professor Jenny. Una convinzione condivisa dai fisici del politecnico di Losanna, che ora continueranno sulla strada aperta dai chimici friburghesi.

Fabio Mariani


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