Los transistores puente de nanocables abren el camino a la electrónica de próxima generación

Un nuevo enfoque de los circuitos integrados, que combina átomos de materiales semiconductores en nanocables y estructuras sobre superficies de silicio, resulta prometedor para una nueva generación de dispositivos electrónicos y fotónicos rápidos y robustos. Ingenieros de la Universidad de California, Davis, han demostrado recientemente transistores de nanocables tridimensionales utilizando este enfoque que abre interesantes oportunidades para integrar otros semiconductores, como el nitruro de galio, en sustratos de silicio.

"El silicio no puede hacerlo todo", dijo Saif Islam, profesor de ingeniería eléctrica e informática en UC Davis. Los circuitos construidos con silicio grabado convencionalmente han alcanzado su límite de tamaño inferior, lo que restringe la velocidad de operación y la densidad de integración. Además, los circuitos de silicio convencionales no pueden funcionar a temperaturas superiores a 250 grados Celsius (aproximadamente 480 grados Fahrenheit), ni manejar altas potencias o voltajes, ni aplicaciones ópticas.

La nueva tecnología podría utilizarse, por ejemplo, para construir sensores que puedan funcionar a altas temperaturas, por ejemplo en el interior de motores de aviones.

"En el futuro previsible, la sociedad dependerá de una variedad de sensores y sistemas de control que operan en entornos extremos, como vehículos de motor, barcos, aviones, extracción terrestre de petróleo y minerales, cohetes, naves espaciales e implantes corporales", dijo Islam. .

Los dispositivos que incluyen materiales de silicio y sin silicio ofrecen velocidades más altas y un rendimiento más sólido. Los microcircuitos convencionales se forman a partir de capas grabadas de silicio y aislantes, pero es difícil cultivar materiales que no sean de silicio como capas sobre silicio debido a incompatibilidades en la estructura cristalina (o "desajuste de la red") y diferencias en las propiedades térmicas.

En cambio, el laboratorio del Islam en UC Davis ha creado obleas de silicio con “nanopilares” de materiales como el arseniuro de galio, nitruro de galio o fosfuro de indio sobre ellos, y se crearon pequeños “puentes” de nanocables entre los nanopilares.

"No podemos cultivar películas de estos otros materiales sobre silicio, pero podemos cultivarlas como nanocables", afirmó Islam.

Los investigadores han podido hacer que estos nanocables funcionen como transistores y combinarlos en circuitos más complejos, así como en dispositivos que responden a la luz. Han desarrollado técnicas para controlar el número de nanocables, sus características físicas y su consistencia.

Islam dijo que las estructuras suspendidas tienen otras ventajas: son más fáciles de enfriar y manejan mejor la expansión térmica que las estructuras planas, una cuestión relevante cuando no coinciden. materiales se combinan en un transistor.

La tecnología también aprovecha la tecnología bien establecida para la fabricación. silicio circuitos integrados, en lugar de tener que crear una ruta completamente nueva para la fabricación y distribución, dijo Islam.

El trabajo se describe en una serie de artículos recientes en las revistas. Materiales avanzados, Letras de Física Aplicada y Transacciones IEEE sobre nanotecnología con los coautores Jin Yong Oh en UC Davis; Parque Jong-Tae, Universidad de Incheon, Corea del Sur; Hyun-June Jang y Won-Ju Cho, Universidad de Kwangwoon, Corea del Sur. La financiación fue proporcionada por la Fundación Nacional de Ciencias de EE. UU. y el gobierno de Corea del Sur.