El silicio está muriendo.
Hoy no. Mañana no. Pero la física se está quedando sin espacio. Hemos empaquetado miles de millones de transistores en procesadores modernos, exprimiendo el elemento hasta que se niega a encogerse más. Si queremos computadoras más rápidas, no podemos seguir fabricando versiones más pequeñas de las que ya tenemos.
Los científicos están estudiando la disulumida de molibdeno (MoS2).
Es parte de la familia de dicalcogenuros de metales de transición (TMD). Atómicamente delgado. Sólo tres átomos de altura: molibdeno intercalado entre capas de azufre. ¿Prometedor? Absolutamente. El problema no es el material en sí. Se trata de colocar el material en el chip sin estropearlo.
La cirugía es demasiado precisa.
Los fabricantes necesitan quitar la capa superior de azufre. Deja el molibdeno en paz. Es un trabajo delicado.
Actualmente utilizan plasma. Partículas de alta energía. El mismo estado de la materia que el sol, un campo que el Laboratorio de Física del Plasma de Princeton (PPPL) del DOE ha estudiado durante 75 años. Cuando esos iones de plasma golpean la superficie del TMD, liberan átomos de azufre.
Pero la física es confusa.
Casi no hay margen de error entre “se cae el azufre” y “se destruye el molibdeno”. ¿Golpearlo demasiado fuerte? Oblea arruinada. ¿Demasiado suave? No pasa nada. Debido a que los umbrales energéticos se superponen, la fabricación consistente ha sido una pesadilla.
Yury Polyachenko y su equipo encontraron un código trampa.
Cubrieron el material con oxígeno o flúor antes de golpearlo con plasma. Las simulaciones por computadora, publicadas en The Journal of Physical Chemistry Letters, muestran la energía necesaria para eliminar drásticamente las gotas de azufre. Desde aproximadamente 30 electronvoltios hasta 14 eV con oxígeno. Aún más bajo (alrededor de 10 eV ) con flúor.
¿Por qué importa eso?
El plasma no es uniforme. Los iones transportan diferentes niveles de energía. En el material no tratado, esa variación significa daños colaterales inevitables. Al reducir el umbral de eliminación, la brecha se amplía. Puedes quitar la capa superior con cuidado. El resto se queda.
“No estamos rompiendo directamente los enlaces… Estamos formando algunos productos intermedios, como el dióxido de azufre. Este producto intermedio es mucho más fácil de romper.”
Dejar que la química ayude a salvar el hardware. Cuando los iones golpean la superficie recubierta de oxígeno, el oxígeno atrapa un átomo de azufre. Se unen para formar dióxido de azufre, un gas estable que flota por sí solo. El flúor crea compuestos volátiles similares. Convierte un golpe físico contundente en una reacción química dirigida.
¿Es escalable?
Polyachenko, autor principal del estudio y estudiante de posgrado de Princeton, se muestra cauteloso a la hora de declarar la victoria demasiado pronto.
Ahora mismo sabemos si el proceso causa daño. A continuación: medir cuánto daño se produce en diferentes condiciones. La verdadera prueba llegará cuando intercambien elementos. Reemplace el molibdeno con tungsteno. Azufre con selenio. Vea si este truco de oxígeno/flúor funciona en toda la familia de TMD.
La investigación obtuvo el apoyo del Departamento de Energía y de varios centros federales. Las simulaciones se realizaron en el Centro Nacional de Computación Científica para la Investigación Energética (NERSC) y en los grupos de la Universidad de Princeton.
Si esto se mantiene, la barrera de silicio cae.
Quizás no al instante. Las patatas fritas son bestias complicadas. Pero por un momento, el futuro parece menos un callejón sin salida y más una puerta estrecha. Una capa atómica de espesor.
¿Crees que los TMD realmente reemplazarán al silicio?
Probablemente.
Pero no antes de que rompamos algunas obleas más primero.
