Estructura y características del transistor de efecto de campo de efecto túnel transversal. Crédito:Xiong et al.
Investigadores de la Academia de Ciencias de China han fabricado recientemente un transistor de efecto de campo de efecto túnel transversal. Este es un dispositivo semiconductor que se puede usar para amplificar o cambiar energía eléctrica o señales, operando a través de un fenómeno conocido como túnel cuántico. El nuevo transistor, introducido en un artículo publicado en Electrónica de la naturaleza , fue construido utilizando una heteroestructura de van der Waals, un material con capas atómicamente delgadas que no se mezclan entre sí, sino que se adjuntan a través de interacciones de van der Waals.
Los transistores de efecto de campo de túnel son un tipo experimental de dispositivo semiconductor que opera a través de un mecanismo conocido como tunelización banda a banda (BTBT). Estos transistores tienen una amplia gama de aplicaciones, por ejemplo, en el desarrollo de osciladores de radiofrecuencia (RF) o componentes de memoria para dispositivos electrónicos.
En estos dispositivos, portadores (es decir, partículas que llevan una carga eléctrica) típicamente atraviesan una barrera, rumbo en la misma dirección que la corriente de salida total. La corriente en este túnel contribuye directamente a la corriente total del dispositivo.
Para operar de la manera más eficaz, Lo ideal es que estos dispositivos se construyan con interfaces de alta calidad y bordes de banda de energía nítidos. Por tanto, las heteroestructuras bidimensionales de van der Waals pueden ser candidatas óptimas para su fabricación, ya que los investigadores pueden apilar fácilmente diferentes materiales uno encima del otro, resultando en interfaces de alta calidad y bordes de banda nítidos.
Para permitir una alta eficiencia de tunelización en dispositivos semiconductores, los investigadores deben poder ajustar la densidad de estados con la alineación de nivel de Fermi y conservar el impulso desde la fuente hasta el final en el espacio del impulso, sin involucrar fonones. Los investigadores que llevaron a cabo el estudio reciente presentados en Electrónica de la naturaleza descubrió que el uso de fósforo negro 2-D (BP) les permitía hacer ambas cosas.
"Los dispositivos de túnel que exhiben una resistencia diferencial negativa suelen seguir un principio operativo en el que la corriente de túnel contribuye directamente a la corriente de excitación, "escribieron los investigadores en su artículo". Aquí, informamos de un transistor de efecto de campo de efecto túnel hecho de un fósforo negro / Al 2 O 3 / heteroestructura de fósforo negro de van der Waals en la que la corriente de túnel se encuentra en la dirección transversal con respecto a la corriente de excitación ".
En el transistor de campo de efecto túnel transversal creado por este equipo de investigadores, la corriente de efecto túnel puede provocar un cambio drástico en la corriente de salida a través de un efecto electrostático. En última instancia, esto permite que el dispositivo logre una resistencia diferencial negativa sintonizable con una relación pico a valle (PVR) de más de 100 a temperatura ambiente.
"Nuestro dispositivo también muestra cambios abruptos, con un factor de cuerpo (el cambio relativo en el voltaje de la puerta con respecto al potencial de superficie) que es una décima parte del límite de Boltzmann para transistores convencionales en un amplio rango de temperatura, "escribieron los investigadores en su artículo.
Este equipo de investigadores de la Academia de Ciencias de China demostró la viabilidad de fabricar transistores de efecto de campo de efecto túnel altamente eficientes utilizando una heteroestructura vertical de van der Waals que contiene BP. En el futuro, el nuevo dispositivo podría integrarse en varios componentes electrónicos, potencialmente mejorando el rendimiento de osciladores de radiofrecuencia o aplicaciones lógicas de valores múltiples.
© 2020 Science X Network
