Un horno de microondas doméstico modificado por un profesor de ingeniería de Cornell está ayudando a preparar la próxima generación de teléfonos celulares, computadoras y otros dispositivos electrónicos después de que se demostró que la invención supera un desafío importante que enfrenta la industria de los semiconductores.

La investigación se detalla en un artículo publicado en Applied Physics Letters. El autor principal es James Hwang, profesor de investigación en el departamento de ciencia e ingeniería de materiales.

A medida que los microchips continúan encogiéndose, el silicio debe doparse o mezclarse con concentraciones más altas de fósforo para producir la corriente deseada. Los fabricantes de semiconductores ahora se acercan a un límite crítico en el que calentar los materiales altamente dopados utilizando métodos tradicionales ya no produce semiconductores funcionales consistentemente.

La Taiwan Semiconductor Manufacturing Company (TSMC) teorizó que las microondas podrían usarse para activar el exceso de dopantes, pero al igual que con los hornos de microondas domésticos que a veces calientan los alimentos de manera desigual, los recocidos de microondas anteriores producían «ondas estacionarias» que impedían la activación constante de los dopantes.

TSMC se asoció con Hwang, quien modificó un horno de microondas para controlar selectivamente dónde ocurren las ondas estacionarias. Tal precisión permite la activación apropiada de los dopantes sin calentamiento excesivo o daño del cristal de silicio.

Este descubrimiento podría usarse para producir materiales semiconductores y productos electrónicos que aparecerán alrededor del año 2025, dijo Hwang, quien presentó dos patentes para el prototipo.

«Algunos fabricantes están produciendo actualmente materiales semiconductores de 3 nanómetros», dijo Hwang. «Este nuevo enfoque de microondas puede potencialmente permitir que los fabricantes líderes como TSMC y Samsung se reduzcan a solo 2 nanómetros».

El avance podría cambiar la geometría de los transistores utilizados en los microchips. Durante más de 20 años, los transistores se han hecho pararse como aletas dorsales para que cada microchip pueda contener más, pero los fabricantes han comenzado recientemente a experimentar con una nueva arquitectura en la que los transistores se apilan horizontalmente. Los materiales excesivamente dopados que permite el recocido por microondas serían clave para la nueva arquitectura.