Nuevo concepto de transistor. Las películas delgadas hechas de nanopartículas metálicas (esferas grises) son contactadas eléctricamente por electrodos de oro. La corriente que fluye a través de las películas (en azul) es ajustable por el voltaje de un electrodo local ubicado debajo de la película. Para la caracterización, Se aplican sondas en forma de aguja a los electrodos que proporcionan los voltajes correspondientes y miden la corriente. Crédito:Christian Klinke, Universidad de Hamburgo
Transistores como se usa en miles de millones en cada chip de computadora, hoy en día se basan en materiales de tipo semiconductor, generalmente silicio. Como las demandas de chips de computadora en computadoras portátiles, las tabletas y los teléfonos inteligentes siguen aumentando, se buscan nuevas posibilidades para fabricarlas de forma económica, ahorro de energía y flexibilidad.
Un grupo de investigación de la Universidad de Hamburgo dirigido por el Dr. Christian Klinke ha logrado producir transistores basados en un principio completamente diferente. Utilizan nanopartículas metálicas que son tan pequeñas que ya no muestran su carácter metálico bajo el flujo de corriente, pero exhiben una brecha de energía causada por la repulsión de Coulomb de los electrones entre sí. A través de un voltaje de control, este espacio se puede cambiar enérgicamente y, por lo tanto, la corriente se puede encender y apagar según se desee. En contraste con enfoques similares anteriores, las nanopartículas no se depositan como estructuras individuales, hacer la producción muy compleja y las propiedades de los componentes correspondientes poco fiables, pero, en lugar de, se depositan como películas delgadas con una altura de una sola capa de nanopartículas. Empleando este método, las características eléctricas de los dispositivos se vuelven ajustables y casi idénticas.
Estos transistores de Coulomb tienen tres ventajas principales que los hacen interesantes para aplicaciones comerciales:La síntesis de nanopartículas metálicas por química coloidal es muy controlable y escalable. Proporciona nanocristales muy pequeños que se pueden almacenar en disolventes y son fáciles de procesar. El método de deposición Langmuir-Blodgett proporciona películas monocapa de alta calidad y también se puede implementar a escala industrial. Por lo tanto, este enfoque permite el uso de métodos de litografía estándar para el diseño de los componentes y la integración en circuitos eléctricos, lo que hace que los dispositivos sean económicos, flexible, y compatible con la industria. Los transistores resultantes muestran un comportamiento de conmutación de más del 90% y funcionan hasta la temperatura ambiente. Como resultado, En el futuro son posibles transistores y chips de computadora económicos con menor consumo de energía.
Los resultados de la investigación ya se han publicado en la revista científica Avances de la ciencia .
Nuevo concepto de transistor. Las películas delgadas hechas de nanopartículas metálicas (esferas azules) son contactadas eléctricamente por electrodos de oro (fuente / drenaje). La corriente que fluye a través de las películas es ajustable por el voltaje de un electrodo local ubicado debajo de la película (puerta local). Crédito:Christian Klinke, Universidad de Hamburgo
"Científicamente interesante es que las partículas metálicas heredan propiedades similares a las de los semiconductores debido a su pequeño tamaño. Por supuesto, todavía queda mucha investigación por hacer, pero nuestro trabajo muestra que existen alternativas a los conceptos tradicionales de transistores que se pueden utilizar en el futuro en varios campos de aplicación ", dice Christian Klinke. "Los dispositivos desarrollados en nuestro grupo no solo se pueden utilizar como transistores, pero también son muy interesantes como sensores químicos porque los intersticios entre las nanopartículas, que actúan como las llamadas barreras de túnel, reaccionan muy sensibles a los depósitos químicos ".
