(PhysOrg.com) - La fabricación a nanoescala ha recorrido un largo camino desde las visiones de la nanotecnología de Feynman hace más de 50 años. Desde entonces, Los estudios han demostrado cómo las estructuras de baja dimensión, como nanocables y puntos cuánticos, tienen propiedades únicas que pueden mejorar el rendimiento de una variedad de dispositivos. En el último estudio en esta área, Los investigadores han fabricado transistores hechos con nanocables de silicio excepcionalmente delgados que exhiben un alto rendimiento debido a los efectos de confinamiento cuántico en los nanocables.

El equipo de investigadores, Krutarth Trivedi, Hyungsang Yuk, Herman Carlo Floresca, Moon J. Kim, y Walter Hu, de la Universidad de Texas en Dallas, ha publicado su estudio en un número reciente de Nano letras .

En su estudio, Los investigadores fabricaron litográficamente nanocables de silicio con diámetros de solo 3-5 nanómetros. Con un diámetro tan pequeño, los nanocables experimentan efectos de confinamiento cuántico que hacen que las propiedades de los nanocables cambien de sus valores generales. Específicamente, Los transistores fabricados con nanocables delgados han mejorado la movilidad de los orificios, conducir corriente, y densidad de corriente:propiedades que hacen que los transistores funcionen de manera más rápida y eficiente. El rendimiento de los transistores incluso supera a los transistores de nanocables de silicio reportados recientemente que usan dopaje para mejorar su rendimiento.

“La importancia de esta investigación es que hemos demostrado que aumentar el grado de confinamiento cuántico del canal de silicio da como resultado un aumento de la movilidad de la portadora, "Hu dijo PhysOrg.com . "Proporcionamos pruebas experimentales de la alta movilidad de los agujeros simulada teóricamente de unos nanocables de 3 nm de diámetro".

En primer lugar, Puede parecer contradictorio que un cable más pequeño pueda tener una mayor movilidad que un cable más grande. Pero como explican los investigadores, Los efectos de confinamiento cuántico aumentan la movilidad del portador en el cable al confinar los orificios (que contribuyen a la corriente) a un rango de energía más uniforme que el que tienen en el silicio a granel. Mientras que en silicio a granel, Los agujeros que tienen una amplia distribución de energía contribuyen a la corriente, en los diminutos nanocables, la energía de los agujeros tiene una distribución mucho más estrecha. Tener agujeros con energía similar, y por lo tanto masa, reduce los efectos de dispersión del portador en los nanocables, lo que a su vez mejora la movilidad y la densidad de corriente. Al comparar el rendimiento de nanocables diminutos con nanocinturones fabricados de manera similar, en el que solo se limita la dimensión del espesor, los investigadores también muestran que el aumento del grado de confinamiento cuántico del canal da como resultado una mayor movilidad de la portadora.

Como señalan los investigadores, La fabricación de transistores de nanocables de silicio de alto rendimiento por debajo de 5 nanómetros es relativamente simple en comparación con otros métodos de fabricación de nanocables. que utilizan métodos ascendentes y uniones dopadas o dopaje de canales. Una aplicación que los investigadores planean seguir es el uso de nanocables para hacer económicos, biosensores ultrasensibles, ya que la sensibilidad del biosensor aumenta a medida que disminuye el diámetro del nanoalambre.

“Como lo requieren nuestros fondos (NSF Career Award), Nuestro plan inmediato es explorar la biodetección de proteínas con este tipo de diminutos transistores de nanocables, ”Dijo Hu. “Creemos que estos nanocables de diámetro pequeño con alto rendimiento intrínseco pueden tener un gran impacto en la biosección, ya que se espera que proporcionen la máxima sensibilidad hasta una sola molécula con una mejor relación señal / ruido ".

Además de la biodetección, los nuevos transistores de alto rendimiento podrían tener un impacto en la escala CMOS, que se está volviendo cada vez más difícil. Actualmente, los investigadores están buscando financiación para explorar esta área.

“Estos transistores pueden tener un impacto en el escalado CMOS debido al hecho de que el rendimiento en realidad aumenta al disminuir el diámetro, ”Dijo Hu. “Se podrían fabricar matrices de transistores de nanocables con nanocables diminutos para lograr un alto rendimiento sin requerir nuevas técnicas de procesamiento. De hecho, el procesamiento puede incluso simplificarse con respecto a las técnicas actuales, ya que nuestros transistores de nanocables no utilizan uniones complementarias altamente dopadas para fuente / drenaje; La eliminación de uniones con alto contenido de dopaje alivia muchos de los problemas actuales en la reducción de las técnicas de procesamiento CMOS a la nanoescala.

"En general, mi punto de vista personal es que el silicio todavía tiene mucho potencial para la nanoelectrónica, y la industria puede querer considerar la posibilidad de apoyar la investigación en nanocables de silicio o dispositivos de cable cuántico y nuevas arquitecturas para liberar completamente el potencial del silicio. Todo el mundo está investigando el grafeno que es un gran material, por supuesto, pero es posible que no queramos ignorar el potencial del silicio, ya que mostramos que la movilidad efectiva del pozo puede ser superior a 1200 ".

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