(PhysOrg.com) - Los fabricantes de microchips se han enfrentado durante mucho tiempo a los desafíos de miniaturizar transistores, los componentes activos clave en casi todos los dispositivos electrónicos modernos, que se utilizan para amplificar o cambiar señales electrónicas.

Ahora, investigadores de la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas Henry Samueli de UCLA, La Universidad Purdue e IBM han desarrollado con éxito nanocables semiconductores de silicio-germanio para su uso potencial en transistores de próxima generación.

Estos nanocables, que miden desde unas pocas decenas hasta unos pocos cientos de nanómetros de diámetro y hasta varios milímetros de longitud, podrían ayudar a acelerar el desarrollo de electrónica más rápida y potente, según el coautor del estudio Suneel Kodambaka, profesor de ciencia e ingeniería de materiales de UCLA.

La investigación del equipo aparece en la edición del 27 de noviembre de la revista. Ciencias .

"Estamos emocionados por dos razones, "dijo Frances Ross, gerente del departamento de Análisis de Materiales a Nanoescala de IBM y autor correspondiente del estudio. "Una es que hemos ampliado nuestro conocimiento de la física fundamental del proceso mediante el cual crecen los nanocables. La otra es la perspectiva mejorada de utilizar nanocables en dispositivos electrónicos de alto rendimiento".

"Los nanocables son tan pequeños que puedes colocarlos en prácticamente cualquier cosa, "Dijo Kodambaka." Debido a su pequeño tamaño, son capaces de tener propiedades claramente diferentes, en comparación con sus contrapartes a granel ".

El equipo demostró que podían crear nanocables con capas de diferentes materiales, específicamente silicio y germanio, que estuvieran libres de defectos y atómicamente afilados en la unión, requisitos críticos para hacer transistores eficientes a partir de estructuras diminutas. El "más agudo" el
interfaz entre las capas de material - en este caso, solo un átomo, o cerca de un átomo, de espesor - mejores serán las propiedades electrónicas.

"Creemos que este estudio es significativo porque proporciona una solución al problema del crecimiento de interfaces nítidas en nanocables, abordando así una limitación importante en el crecimiento de nanocables, "Dijo Ross.

Según Kodambaka, Las nanoestructuras de silicio-germanio también tienen aplicaciones termoeléctricas, en el que el calor se convierte en electricidad.

"El Laboratorio de Propulsión a Chorro utiliza trozos a granel de silicio-germanio para alimentar sus satélites, y ahora hay mucho interés en utilizar una tecnología similar en los automóviles. Estos nanocables tienen un gran potencial en cualquier área relacionada con la electrónica, "Dijo Kodambaka.

Para hacer crecer los nanocables de silicio-germanio, Las pequeñas partículas de una aleación de oro y aluminio se calientan primero a temperaturas superiores a 370 grados Celsius y se funden dentro de una cámara de vacío. Luego se introduce un gas que contiene silicio en la cámara, haciendo que el silicio se precipite y forme alambres debajo de las gotas. Se utiliza un gas que contiene germanio para formar los alambres de germanio.

"Piense en ello como hielo que crece a partir del vapor de agua o la formación de cristales de hielo durante una tormenta de nieve. Puede obtener bosques de alambres de hielo en las condiciones adecuadas en lugar de obtener copos de nieve o películas planas de aguanieve, "Dijo Kodambaka." Pero en lugar de vapor de agua, introdujimos vapor de silicio para obtener el cable de silicio ".

"El desafío era crear una interfaz realmente nítida entre el silicio y el germanio en cada cable, "Dijo Kodambaka." Así que enfriamos las gotas de líquido hasta que solidificaron. Esto nos permitió deshacernos del exceso de silicio en la aleación. Luego, Los segmentos de alambre de germanio podrían cultivarse en el silicio con la introducción de vapor de germanio, y se formaron interfaces nítidas ".

El siguiente paso para el equipo es hacer crecer las mismas estructuras en áreas más grandes en un reactor de crecimiento convencional en lugar de en un área pequeña bajo el microscopio.

"Esto permitirá a mis colegas de IBM procesar los cables en dispositivos y medir sus propiedades electrónicas, "Ross dijo." Por supuesto, esperamos que se mejoren las propiedades, en comparación con los nanocables convencionales; y si esto funciona buscaremos nuevos dispositivos y probaremos diferentes aleaciones de metales para determinar cuál es la mejor para fabricar dispositivos ".

Fuente:Universidad de California - Los Ángeles