Creato il primo semiconduttore funzionante in grafene

I ricercatori del Georgia Institute of Technology hanno creato il primo semiconduttore funzionante in grafene. Quest’ultimo è un materiale costituito da un singolo strato di atomi di carbonio disposti in un reticolo esagonale. La produzione è compatibile con i tradizionali metodi, quindi potrebbe in futuro sostituire il silicio.

Una ricerca iniziata quasi 10 anni fa

Il team di ricercatori del Georgia Tech, guidato dal professore di fisica Walter de Heer, hanno superato il principale ostacolo che ha impedito finora di realizzare un semiconduttore funzionante in grafene. Per accendere e spegnere un semiconduttore è necessaria la cosiddetta banda proibita (band gap in inglese). Il grafene non ha banda proibita.

Nella sua forma naturale, il grafene non è né un semiconduttore, né un metallo, ma un semimetallo, in quanto la parte inferiore della banda di conduzione si sovrappone leggermente alla parte superiore della banda di valenza. Non essendoci una banda proibita, il grafene “non si accende” quando viene applicato un campo elettrico, come avviene per il silicio.

I ricercatori hanno quindi aggiunto atomi al grafene per donare elettroni, una tecnica nota come drogaggio (doping in inglese), senza danneggiare il materiale o le sue proprietà. Le misurazione effettuate dimostrano che il semiconduttore in grafene ha una mobilità di elettroni 10 volte superiore al silicio. In altre parole, gli elettroni si muovono più velocemente e quindi si possono raggiungere velocità di calcolo maggiori.

Il semiconduttore in grafene è anche più efficiente dal punto di vista energetico, in quanto non raggiunge temperature elevate. Il grafene viene prodotto sulla faccia cristallina del carburo di silicio (grafene epitassiale).