(PhysOrg.com) - En una hazaña interesante de ingeniería a nanoescala, Investigadores de la Universidad de Lund en Suecia y la Universidad de Nueva Gales del Sur han fabricado el primer transistor de nanocables con una "puerta envolvente" metálica concéntrica que se asienta horizontalmente sobre un sustrato de silicio.

Dos aspectos notables de su diseño son la simplicidad de la fabricación y la capacidad única de ajustar la longitud de la puerta envolvente mediante un solo paso de grabado en húmedo. señala el profesor adjunto Adam Micolich, un ARC Future Fellow en el Grupo de Nanoelectrónica de la Facultad de Física de la UNSW.

Empacar densidades cada vez mayores de transistores en un microchip tiene un precio elevado:la reducción de la superposición entre el canal semiconductor a través del cual fluye la corriente y la puerta de metal hace que sea más difícil encender y apagar la corriente.

Esto impulsó el desarrollo del "Transistor de efecto de campo de aleta", o FinFET, donde el silicio a ambos lados del canal se graba para crear una estructura de mesa elevada. Esto permite que la puerta se pliegue alrededor de los lados del canal, mejorando la conmutación sin aumentar el espacio de chip que necesita el dispositivo. Se puede obtener un control aún mejor envolviendo la compuerta alrededor del canal. Pero colocar metal debajo del canal sin comprometer el dispositivo puede ser una tarea formidable utilizando técnicas convencionales de microfabricación de silicio "de arriba hacia abajo".

Esto ha generado un interés significativo en los nanocables autoensamblados para aplicaciones informáticas (ver D.K. Ferry, doi:10.1126 / science.1154446). Estas diminutas agujas semiconductoras, alrededor de 50 nm de diámetro y hasta varias micras de longitud, se cultivan mediante deposición de vapor químico y se colocan verticalmente sobre un sustrato semiconductor, lo que permite depositar un aislante y una compuerta de metal alrededor de toda la superficie exterior del nanoalambre.

Aunque estos nanocables recubiertos se pueden convertir en transistores completamente funcionales en la orientación vertical, el proceso para lograrlo es muy complicado. Y en muchos casos es más deseable que el transistor de nanocables quede plano sobre el sustrato, como con los transistores de silicio convencionales. Esto plantea un desafío interesante para los nanotecnólogos:¿es posible fabricar transistores de nanocables con una "puerta envolvente" de metal que se extienda sobre un sustrato semiconductor?

En el trabajo publicado esta semana en Nano letras [Tormenta et al . doi:10.1021 / nl104403g], el equipo no solo demuestra los primeros transistores de nanocables de puerta envolvente horizontal de este tipo, pero demuestran que se pueden hacer mediante un proceso notablemente simple que les permite establecer con precisión la longitud de la puerta de envoltura mediante un solo paso de grabado en húmedo, sin necesidad de más litografías.

Su enfoque explota la capacidad de la solución de grabado para socavar la resistencia y grabar a lo largo del nanocable, producir puertas que varían en longitud desde un poco menos que la separación de contacto hasta tan solo 100 nm, simplemente ajustando la concentración del grabador. Los dispositivos resultantes tienen un rendimiento eléctrico excelente y se pueden producir de forma fiable con un alto rendimiento.

Más allá de ser un avance significativo en las técnicas de nanofabricación, estos dispositivos abren nuevas e interesantes vías para la investigación fundamental.

Los nanocables con compuerta envolvente son ideales para estudios de transporte cuántico unidimensional en semiconductores, donde se pueden observar fenómenos notables como la cristalización de electrones y la separación de carga de espín. Adicionalmente, el fuerte acoplamiento puerta-canal combinado con una superficie de puerta de envoltura de oro expuesta ofrece un potencial interesante para aplicaciones de detección mediante la utilización de la química establecida para unir anticuerpos y otros polipéptidos a superficies de oro.