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Dai dispositivi elettronici a base di silicio a quelli organici

Gli scienziati hanno dimostrato nuovi dispositivi elettronici organici autoassemblati che integrano la tecnologia in silicio (Si) tradizionale. I risultati del progetto contribuiranno a favorire il passaggio a dispositivi sempre più piccoli con funzionalità sempre maggiori.
Dai dispositivi elettronici a base di silicio a quelli organici
I monostrati autoassemblati (SAM, Self-Assembled Monolayer) delle molecole organiche sono oggetto di intense ricerche e sviluppo per il loro potenziale ruolo nella formazione di dispositivi elettronici organici tramite l'autoassemblaggio. Le molecole organiche forniscono una diversità e una complessità non presente nella chimica inorganica. Inoltre possono essere realizzate su substrati flessibili e sono compatibili con tecniche di elaborazione a basso costo. Di particolare interesse, potrebbero consentire l'ulteriore miniaturizzazione dell'elettronica con funzionalità migliorate. Questo obiettivo potrebbe non essere più raggiungibile dal punto di vista tecnico o economico con i dispositivi metallo-ossido semiconduttore complementari (CMOS) tradizionali basati sul Si nel prossimo decennio.

Per promuovere questo passaggio, la nuova elettronica molecolare deve essere compatibile con l'attuale tecnologia CMOS. Gli scienziati finanziati dall'UE hanno sviluppato elettrodi compatibili con la tecnologia CMOS formati dalle giunzioni metallo-molecola-metallo nell'ambito del progetto 'Towards CMOS-compatible molecular electronics' (TO COME). L'attenzione è stata rivolta verso la compatibilità con elettrodi in metalli nobili diversi dall'oro, già utilizzato nell'elettronica molecolare. Gli scienziati hanno scelto il palladio (Pd) per la sua ridotta mobilità di superficie rispetto all'oro e alla sua relativa abbondanza.

I ricercatori hanno sviluppato una configurazione con microscopio a scansione per effetto tunnel (STM - Scanning Tunnelling Microscopy) ad alta risoluzione e spettroscopia a scansione per effetto tunnel (STS - Scanning Tunnelling Spectroscopy) all'interno di un laboratorio privo di rumori per studiare I processi molecolari e I parametri elettrochimici in loco. L'attrezzatura è stata utilizzata per caratterizzare vari gruppi di ancoraggio come alternative ai tioli e con l'obiettivo di rafforzare l'accoppiamento elettronico nell'interfaccia molecola-metallo per ridurre la resistenza al flusso di corrente.

Il team ha sviluppato tecniche per la produzione di substrati Pd ultrapiatti per studiare film sottili di SAM. Il nuovo metodo economicamente efficiente ha consentito di produrre film metallici con uniformità in scala atomica.

I ricercatori hanno poi studiato l'autoassemblaggio e l'assorbimento molecolare utilizzando la configurazione STM che aveva consentito di tracciare il moto della singola molecola. Hanno inoltre studiato I sistemi molecolari quando sono parzialmente disaccoppiati dal substrato. Questo riveste una notevole importanza nella produzione di gate organici nei transistor a film sottile. Infine, I ricercatori hanno realizzato dispositivi a nanoporo in cui le molecole erano intrappolate nei nanopori formati litograficamente incisi nei substrati metallici ultrapiatti.

Gli scienziati del progetto TO COME hanno sviluppato nuove piattaforme metalliche ultrapiatte che facilitano l'assorbimento di SAM con un'ampia gamma di molecole. I SAM su chip rappresentano un'importante transizione dai dispositivi CMOS verso l'elettronica organica o molecolare con straordinarie funzionalità in contenitori ancora più piccoli.

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