Tres investigadores del Instituto Tecnológico de Santo Domingo desarrollaron un estudio sobre un compuesto de borofeno y grafino con potencial para fabricar semiconductores más pequeños y eficientes, ante los límites físicos que enfrenta el silicio.
El estudio, titulado Compuesto de borofeno-grafino (BGC) para electrónica más allá de CMOS: un marco falsable de primeros principios, fonones, dinámica molecular y transporte cuántico, fue desarrollado por los docentes e investigadores del INTEC Baldo Alberto Luigi Dalporto, Sabine Mary y Santiago Gallur. La investigación aborda uno de los retos centrales de la industria tecnológica global: el silicio, material dominante en la fabricación de chips, está alcanzando límites físicos que dificultan seguir reduciendo el tamaño de los componentes electrónicos.
Los chips fabricados con silicio están presentes en teléfonos celulares, computadoras, vehículos y grandes centros de datos. A medida que la demanda de mayor capacidad y menor tamaño crece, la industria requiere materiales que operen a escalas mucho menores que las actuales.
Borofeno y grafino: dos materiales a escala atómica
La investigación combina dos materiales bidimensionales: el borofeno, compuesto por átomos de boro, y el grafino, formado por carbono. El objetivo es determinar si la combinación de ambos puede controlar el paso de electricidad a escala atómica, condición necesaria para su uso en componentes electrónicos de próxima generación.
Mientras gran parte de la industria trabaja con procesos de fabricación de decenas o cientos de nanómetros, en algunos casos basados en tecnologías de décadas atrás, el INTEC estudia materiales cuyo espesor se mide en fracciones de un nanómetro, una dimensión próxima a la escala de los propios átomos.
Si se logra mantener el control electrostático en ese rango, el compuesto podría servir como base para transistores, sensores, dispositivos de capacitancia cuántica, plasmónica y diodos de tunelamiento, según establece el propio estudio.
Beyond-CMOS: la frontera de la electrónica
El trabajo se inscribe en el campo conocido como Beyond-CMOS, una línea de investigación orientada a desarrollar materiales y mecanismos capaces de reducir el voltaje, las fugas de corriente y el consumo energético en futuras generaciones de dispositivos electrónicos.
Entre las aplicaciones evaluadas figura el transistor de efecto de campo por tunelamiento (TFET), un dispositivo que aprovecha el fenómeno del tunelamiento cuántico para controlar el flujo de corriente. Los investigadores plantean que una configuración con las propiedades adecuadas podría emplearse en diversas aplicaciones electrónicas avanzadas.
El estudio señala que el escalado de transistores depende cada vez más de materiales capaces de conservar el control electrostático con espesores atómicos, lo que justifica la exploración de compuestos como el BGC estudiado por el INTEC.
Los investigadores detrás del estudio
Baldo Alberto Luigi Dalporto, autor principal, es ingeniero electrónico y físico nuclear, docente e investigador del Área de Ingenierías del INTEC. Estuvo a cargo de la conceptualización, metodología, administración del proyecto y redacción del trabajo. Es miembro del Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE), la Institution of Engineering and Technology, la American Physical Society y la Red de Estudios sobre Educación.
Sabine Mary, coautora, concentró su participación en la metodología, validación y supervisión científica de la investigación. Santiago Gallur, también coautor, participó en la conceptualización, análisis formal, metodología, validación y revisión del contenido científico del estudio.
Con esta investigación, el INTEC se posiciona dentro de la producción académica sobre materiales de escala atómica y tecnologías orientadas a las próximas generaciones de la industria de semiconductores a nivel global.
