La collaborazione scientifica tra l'Istituto materiali per l'elettronica e il magnetismo (Imem) del Cnr e Anvil Semiconductors, società inglese impegnata nello sviluppo di dispositivi elettronici a base di carburo di silicio, ha portato all'ottimizzazione di un processo per la realizzazione di dispositivi più efficienti e a maggiore rendimento. Siamo nel campo dell'elettronica di potenza, quella branca della tecnologia che promette di rendere più efficaci le tecniche di conversione, accumulo e controllo della potenza elettrica, con applicazioni che spaziano dalle auto elettriche agli impianti di distribuzione dell'energia, dai generatori eolici a quelli fotovoltaici. È in questo ambito che Anvil Semiconductor indaga la possibilità di unire al silicio, il materiale più usato nell'industria elettronica, il carburo di silicio, un semiconduttore che può sensibilmente migliorare il rendimento, ridurre la dissipazione del calore, ridurre il peso e l'ingombro dei dispositivi rispetto a quelli basati unicamente su silicio.
“Il carburo di silicio è un semiconduttore con notevoli proprietà elettriche e strutturali, che ben si presta alla realizzazione di dispositivi di potenza, ma il suo impiego è ancora limitato dall'alto costo e dalla bassa qualità del materiale”, spiega Matteo Bosi dell'Imem-Cnr. “Nello specifico, i colleghi inglesi si sono trovati di fronte a un problema che limitava lo sviluppo del cosiddetto 'politipo cubico', cioè la forma commercialmente più a basso costo di tale materiale: il loro processo produceva dei buchi, o difetti, nell'interfaccia tra il silicio e il carburo di silicio, creando diversi problemi nelle prestazioni dei dispositivi”.
Forti dell'esperienza maturata nel corso degli ultimi anni, i ricercatori dell'Imem-Cnr hanno investigato le cause di formazione dei difetti e individuato un modo per eliminarli, di fatto realizzando un efficace esempio di sinergia ricerca-industria. “Il problema rilevato è noto ma non erano mai stati eseguiti test e prove sistematiche per risolvere lo specifico problema affrontato da Anvil. In laboratorio abbiamo lavorato sulle varie fasi di riscaldamento del materiale che avvengono durante il processo e abbiamo introdotto un reagente (silano) a una precisa temperatura”, aggiunge Bosi. “Siamo riusciti a elaborare un modello e a identificare condizioni di processo che sono poi state trasferite con successo alla produzione industriale. Il lavoro ha portato anche alla pubblicazione di un articolo sulla rivista della Royal Society of Chemistry e a due comunicazioni a congressi internazionali”.
L'Imem-Cnr, persegue approcci di ricerca interdisciplinari nel campo della scienza dei materiali, con l'obiettivo di aprire nuove prospettive tecnologiche nei settori dell'energia, della sensoristica e del bio-medicale.
Fonte: Matteo Bosi, Istituto dei materiali per l'elettronica ed il magnetismo, Parma, tel. 0521/269288
