{"id":8016,"date":"2023-07-17T15:22:52","date_gmt":"2023-07-17T07:22:52","guid":{"rendered":"https:\/\/www.huashu-tech.com\/?p=8016"},"modified":"2024-02-27T19:26:19","modified_gmt":"2024-02-27T11:26:19","slug":"researchers-use-novel-materials-to-build-smallest-transistor-with-1-nanometer-carbon-nanotube-gate","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.huashu-tech.com\/es\/researchers-use-novel-materials-to-build-smallest-transistor-with-1-nanometer-carbon-nanotube-gate\/","title":{"rendered":"Los investigadores utilizan materiales novedosos para construir el transistor m\u00e1s peque\u00f1o con una puerta de nanotubos de carbono de 1 nan\u00f3metro"},"content":{"rendered":"

Durante m\u00e1s de una d\u00e9cada, los ingenieros han estado mirando a la meta en la carrera por reducir el tama\u00f1o de los componentes de los circuitos integrados. Sab\u00edan que las leyes de la f\u00edsica hab\u00edan fijado un umbral de 5 nan\u00f3metros en el tama\u00f1o de las puertas de los transistores entre los semiconductores convencionales, aproximadamente una cuarta parte del tama\u00f1o de los transistores de alta gama de 20 nan\u00f3metros que se encuentran actualmente en el mercado.<\/p>\n

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Algunas leyes est\u00e1n hechas para ser infringidas, o al menos desafiadas.<\/p>\n

Un equipo de investigaci\u00f3n dirigido por el cient\u00edfico Ali Javey del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley (Berkeley Lab) del Departamento de Energ\u00eda ha hecho precisamente eso creando un transistor con una puerta funcional de 1 nan\u00f3metro. En comparaci\u00f3n, un mech\u00f3n de cabello humano tiene un grosor de unos 50.000 nan\u00f3metros.<\/p>\n

"Hicimos el transistor m\u00e1s peque\u00f1o conocido hasta la fecha", dijo Javey, investigador principal del programa de Materiales Electr\u00f3nicos en la Divisi\u00f3n de Ciencia de Materiales del Laboratorio Berkeley. \u201cLa longitud de la puerta se considera una dimensi\u00f3n definitoria del transistor. Demostramos un transistor de puerta de 1 nan\u00f3metro, demostrando que con la elecci\u00f3n de los materiales adecuados, hay mucho m\u00e1s espacio para reducir nuestra electr\u00f3nica\u201d.<\/p>\n

La clave fue utilizar nanotubos de carbono y disulfuro de molibdeno (MoS2<\/sub>), un lubricante de motor que se vende com\u00fanmente en tiendas de repuestos para autom\u00f3viles. MoS2<\/sub>\u00a0es parte de una familia de materiales con inmenso potencial para aplicaciones en LED, l\u00e1seres, transistores a nanoescala, c\u00e9lulas solares y m\u00e1s.<\/p>\n

Los hallazgos aparecer\u00e1n en la edici\u00f3n del 7 de octubre de la revista.\u00a0Ciencia<\/i>. Otros investigadores en este art\u00edculo incluyen a Jeff Bokor, cient\u00edfico senior de la facultad del Berkeley Lab y profesor de la UC Berkeley; Chenming Hu, profesor de UC Berkeley; Moon Kim, profesora de la Universidad de Texas en Dallas; y HS Philip Wong, profesor de la Universidad de Stanford.<\/p>\n

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Un esquema de un transistor con un canal de disulfuro de molibdeno y una puerta de nanotubo de carbono de 1 nan\u00f3metro. Cr\u00e9dito: Sujay Desai\/Berkeley Lab<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n<\/div>\n

El desarrollo podr\u00eda ser clave para mantener viva la predicci\u00f3n del cofundador de Intel, Gordon Moore, de que la densidad de los transistores en\u00a0circuitos integrados<\/a>\u00a0se duplicar\u00eda cada dos a\u00f1os, lo que permitir\u00eda un mayor rendimiento de nuestras computadoras port\u00e1tiles, tel\u00e9fonos m\u00f3viles, televisores y otros dispositivos electr\u00f3nicos.<\/p>\n

"La industria de los semiconductores ha asumido durante mucho tiempo que cualquier puerta por debajo de 5 nan\u00f3metros no funcionar\u00eda, por lo que cualquier puerta por debajo de eso ni siquiera se consider\u00f3", dijo el autor principal del estudio, Sujay Desai, estudiante de posgrado en el laboratorio de Javey. \u201cEsta investigaci\u00f3n muestra que los sub-5 nan\u00f3metros\u00a0puertas<\/a>\u00a0no debe descartarse. La industria ha estado exprimiendo hasta la \u00faltima gota de capacidad del silicio. Al cambiar el material de silicio a MoS2, podemos hacer un transistor con una puerta de s\u00f3lo 1 nan\u00f3metro de longitud y operarlo como un interruptor\u201d.<\/p>\n

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Cuando 'los electrones est\u00e1n fuera de control'<\/h2>\n

Los transistores constan de tres terminales: una fuente, un drenaje y una puerta. La corriente fluye desde la fuente hasta el drenaje, y ese flujo es controlado por la compuerta, que se enciende y apaga en respuesta al voltaje aplicado.<\/p>\n

Tanto el silicio como el MoS2 tienen una estructura reticular cristalina, pero los electrones que fluyen a trav\u00e9s del silicio son m\u00e1s ligeros y encuentran menos resistencia en comparaci\u00f3n con el MoS2. Esto es una gran ayuda cuando la puerta mide 5 nan\u00f3metros o m\u00e1s. Pero por debajo de esa longitud, se activa un fen\u00f3meno de la mec\u00e1nica cu\u00e1ntica llamado t\u00fanel, y la barrera de la compuerta ya no puede evitar que los electrones irrumpan desde la fuente hasta los terminales de drenaje.<\/p>\n

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Imagen de microscopio electr\u00f3nico de transmisi\u00f3n de una secci\u00f3n transversal del transistor. Muestra la puerta de nanotubos de carbono de ~ 1 nan\u00f3metro y el semiconductor de disulfuro de molibdeno separados por di\u00f3xido de circonio, que es un aislante. Cr\u00e9dito: Qingxiao Wang, UT Dallas<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n<\/div>\n

"Esto significa que no podemos apagar los transistores", dijo Desai. "Los electrones est\u00e1n fuera de control".<\/p>\n

Porque los electrones que fluyen a trav\u00e9s de MoS2<\/sub>\u00a0son m\u00e1s pesados, su flujo se puede controlar con longitudes de compuerta m\u00e1s peque\u00f1as. MoS2<\/sub>\u00a0Tambi\u00e9n se puede reducir a l\u00e1minas at\u00f3micamente delgadas, de aproximadamente 0,65 nan\u00f3metros de espesor, con una constante diel\u00e9ctrica m\u00e1s baja, una medida que refleja la capacidad de un material para almacenar energ\u00eda en un campo el\u00e9ctrico. Ambas propiedades, adem\u00e1s de la masa del electr\u00f3n, ayudan a mejorar el control del flujo de corriente dentro del transistor cuando la longitud de la puerta se reduce a 1 nan\u00f3metro.<\/p>\n

Una vez que se decidieron por MoS2<\/sub>\u00a0Como material semiconductor, lleg\u00f3 el momento de construir la puerta. Resulta que crear una estructura de 1 nan\u00f3metro no es tarea f\u00e1cil. Las t\u00e9cnicas de litograf\u00eda convencionales no funcionan bien a esa escala, por lo que los investigadores recurrieron a los nanotubos de carbono, tubos cil\u00edndricos huecos con di\u00e1metros tan peque\u00f1os como 1 nan\u00f3metro.<\/p>\n

Luego midieron las propiedades el\u00e9ctricas de los dispositivos para demostrar que el transistor MoS2 con la puerta de nanotubos de carbono controlaba eficazmente el flujo de electrones.<\/p>\n

"Este trabajo demostr\u00f3 el transistor m\u00e1s corto jam\u00e1s creado", dijo Javey, quien tambi\u00e9n es profesor de ingenier\u00eda el\u00e9ctrica y ciencias de la computaci\u00f3n en UC Berkeley. \u201cSin embargo, es una prueba de concepto. Todav\u00eda no hemos empaquetado estos transistores en un chip, y no lo hemos hecho miles de millones de veces. Tampoco hemos desarrollado esquemas de fabricaci\u00f3n autoalineados para reducir las resistencias par\u00e1sitas en el dispositivo. Pero este trabajo es importante para demostrar que ya no estamos limitados a una puerta de 5 nan\u00f3metros para nuestros transistores. La Ley de Moore puede continuar por un tiempo m\u00e1s mediante la ingenier\u00eda adecuada del material semiconductor y la arquitectura del dispositivo\u201d.<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

For more than a decade, engineers have been eyeing the finish line in the race to shrink the size of components in integrated circuits. They knew that the laws of physics had set a 5-nanometer threshold on the size of transistor gates among conventional semiconductors, about one-quarter the size of high-end 20-nanometer-gate transistors now on<\/p>","protected":false},"author":1,"featured_media":8023,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":[],"categories":[1,321],"tags":[],"acf":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.huashu-tech.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/8016"}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.huashu-tech.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.huashu-tech.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.huashu-tech.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.huashu-tech.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=8016"}],"version-history":[{"count":1,"href":"https:\/\/www.huashu-tech.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/8016\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":8024,"href":"https:\/\/www.huashu-tech.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/8016\/revisions\/8024"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.huashu-tech.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/media\/8023"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.huashu-tech.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=8016"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.huashu-tech.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=8016"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.huashu-tech.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=8016"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}