I materiali per l’elettronica del futuro, verso nuovi dispositivi

Lunedì 29 Novembre 2021
I materiali per l’elettronica del futuro, verso nuovi dispositivi

Gli isolanti topologici sono caratterizzati da una conduzione elettrica nulla al loro interno, mentre ai loro bordi e superfici scorrono correnti con carattere metallico. Non solo. In tali correnti lo spin degli elettroni, ovvero la loro proprietà di ruotare su sé stessi, mostra una direzione ben definita. Questa caratteristica è di grande interesse tra i ricercatori nel campo della spintronica, ovvero quel ramo dell’elettronica che vede nello spin dell’elettrone una risorsa fondamentale per sviluppare nuovi dispositivi per la computazione e l’immagazzinamento dell’informazione.

È infatti possibile impiegare le correnti, cosiddette “spin-polarizzate”, che fluiscono sulla superficie di un isolante topologico per manipolare gli stati magnetici di materiali a contatto con essi e/o per trasportare informazioni “spin-dipendenti” sfruttandone l’elevata conducibilità, ad un basso costo energetico. In tale contesto, particolare interesse è rivolto all’ottimizzazione della conversione tra correnti di puro spin, ovvero senza spostamento di carica elettrica, e correnti di carica convenzionali (e viceversa). Tali processi guidano infatti le funzionalità di una disparata gamma di dispositivi elettronici innovativi, che vanno dai sensori e dalle memorie magnetiche altamente efficienti e a basso consumo energetico, fino allo sviluppo di complesse architetture in grado di simulare il funzionamento del sistema nervoso.

 

Gli studi condotti dai ricercatori dell’Istituto per la microelettronica e microsistemi del Consiglio nazionale delle ricerche (Cnr-Imm) nell’ambito del progetto europeo Skytop (https://skytop-project.eu), e pubblicate su Advanced Functional Materials e Advanced Materials Interfaces, hanno dimostrato un’elevata efficienza di conversione spin-carica nel tellururo di antimonio (Sb2Te3), un isolante topologico che è stato “cresciuto” mediante la tecnica di deposizione chimica da fase vapore metallorganica (Mocvd), già ampiamente impiegata in contesti industriali. L’importanza della ricerca è duplice. “Da un lato, abbiamo sviluppato convertitori spin-carica caratterizzati da un’efficienza paragonabile (ed in alcuni casi superiore) a quella riportata ad oggi in sistemi allo stato dell’arte basati su isolanti topologici», spiega Roberto Mantovan, ricercatore del Cnr-Imm. «Dall’altro, l’impiego della tecnica Mocvd ci ha permesso di ottimizzare la produzione degli isolanti topologici, cuore di tali processi di conversione, su substrati di silicio aventi un’area di diversi centimetri. E questo è un requisito fondamentale per colmare il gap tra la ricerca di base e il trasferimento tecnologico di tali materiali avanzati nei dispositivi elettronici del futuro, caratterizzati da nuove funzionalità, elevate prestazioni e basso consumo energetico».

Ultimo aggiornamento: 1 Dicembre, 08:53 © RIPRODUZIONE RISERVATA