07/12/2011 - Primer circuito integrado realizado con Molibdenita

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El aumento de la escala de integración de los circuitos electrónicos está llegando a unos límites en los que el Silicio, que es el material semiconductor que se suele utilizar como base, comienza a presentar inestabilidades que hacen que no se pueda disminuir mucho más el tamaño de los transistores.

Una de las vías que se están investigando actualmente pasa por el uso del Grafeno como complemento al Silicio aunque, también, se está explorando el uso de otros materiales semiconductores alternativos al Silicio. Precisamente, la prestigiosa Ecole Polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL) acaba de desarrollar el primer circuito integrado fabricado con Molibdenita.

La Molibdenita es un material muy abundante en la naturaleza cuya composición química es el disulfuro de molibdeno y su estructura atómica consiste en láminas de átomos de molibdeno contenidos entre láminas de átomos de azufre. Desde hace casi un año, un equipo del EPFL puso el foco en este mineral para buscar una alternativa al Silicio sin tener que pasar por el prometedor Grafeno, así que se fijaron en un mineral como la Molibdenita que, hasta ahora, solía utilizarse como aditivo de lubricantes.

Según comentaba a principios de año uno de los integrantes del equipo a cargo de la investigación, el profesor Andra Kis:  “La Molibdenita es un material de dos dimensiones, muy delgado y fácil de usar en nanotecnología. Tiene potencial real en la fabricación de transitores muy pequeños, en la de LEDs y en células solares”

De hecho, la Molibdenita se identificó por dos factores, fundamentalmente, por un lado porque era tenía menor volumen que el Silicio (algo interesante para buscar una reducción del tamaño) y, por otra parte, se había identificado este material como un posible sustrato sobre el que fabricar transistores que consumieran 100.000 veces menos energía que sus equivalentes en Silicio cuando el transistor está en reposo.

Molibdenita transistor

Tras 12 meses de trabajo, el equipo del Laboratorio de Nanoelectrónica y Nanoestructuras de la EPFL ha publicado que ha podido desarrollar, con éxito, el primer circuito integrado basado en la Molibdenita que, además, ofrece unos transistores mucho más pequeños que los fabricados en Silicio y mucho más eficientes:

    Hemos desarrollado un prototipo inicial en el que hemos emplazado dos series de 6 transistores con los que hemos podido comprobar que es posible implementar operaciones lógicas básicas, es decir, que podríamos usarlos para desarrollar un circuito integrado mucho mayor

Hasta la fecha, el Silicio no había permitido sobrepasar la barrera de los 2 nanómetros, punto en el que el Silicio podía presentar un proceso de oxidación de su superficie en el que sus propiedades químicas se deteriorarían. Sin embargo, el uso de la Molibdenita permite realizar circuitos integrados hasta 3 veces más pequeños porque, a esa escala, el material sigue siendo muy estable y sus propiedades eléctricas siguen siendo fáciles de controlar.

Desde el punto de vista energético, estos transistores prometen mejorar mucho el consumo de los circuitos integrados puesto que su capacidad de conmutación (pasar de on a off) ha mejorado mucho y conmutan mucho más rápido, por lo que pueden pasar a un modo de reposo en el que el consumo es, prácticamente, despreciable. Y si la Molibdenita parece prometedora, desde el punto de vista del tamaño y el consumo energético, este material podría ser utilizado para el desarrollo de chips flexibles gracias a sus propiedades mecánicas.

Quién sabe, pero parece que la EPFL ha abierto una puerta muy interesante que podría suponer todo un punto de inflexión en el desarrollo y fabricación de circuitos integrados.

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