El núcleo del transistor reconfigurable consiste en una estructura de nanocables incrustada en una capa de dióxido de silicio. Los electrones u orificios fluyen desde la fuente en un extremo del nanoalambre a través de dos puertas hasta el drenaje en el otro extremo del nanoalambre. Una puerta se utiliza para programar la polaridad p o n, mientras que la otra puerta sintoniza la conductancia a través del nanoalambre. Crédito de la imagen:© Namlab gGmbH
(PhysOrg.com) - La mayoría de los dispositivos electrónicos actuales contienen dos tipos diferentes de transistores de efecto de campo (FET):tipo n (que usan electrones como portadores de carga) y tipo p (que usan agujeros). Generalmente, un transistor solo puede ser de un tipo u otro, pero no ambos. Ahora en un nuevo estudio, Los investigadores han diseñado un transistor que puede reconfigurarse como tipo n o tipo p cuando se programa mediante una señal eléctrica. Un conjunto de estos "transistores universales" puede, en principio, realizar cualquier operación lógica booleana, lo que significa que los circuitos podrían realizar el mismo número de funciones lógicas con menos transistores. Esta ventaja podría conducir a un hardware más compacto y diseños de circuitos novedosos.
Los investigadores que diseñaron el transistor, dirigido por Walter M. Weber en Namlab gGmbH en Dresde, Alemania, han publicado el nuevo concepto en un número reciente de Nano letras .
“Los nanocables sintéticos se utilizan para realizar la prueba de principio, Weber dijo PhysOrg.com . "Sin embargo, el concepto es totalmente transferible a la tecnología de silicio CMOS de última generación y puede hacer uso de procesos autoalineados ".
El núcleo del nuevo transistor consta de un solo nanocable hecho de una estructura de metal-semiconductor-metal, que está incrustado en una cubierta de dióxido de silicio. Los electrones u orificios fluyen desde la fuente en un extremo del nanoalambre a través de dos puertas hasta el drenaje en el otro extremo del nanoalambre. Las dos puertas controlan el flujo de electrones o huecos de diferentes formas. Una puerta selecciona el tipo de transistor eligiendo usar electrones o huecos, mientras que la otra puerta controla los electrones o huecos ajustando la conductancia del nanoalambre.
El uso de una puerta para seleccionar la configuración de tipo p o n es bastante diferente de los transistores convencionales. En transistores convencionales, La operación de tipo p o n resulta del dopaje que ocurre durante el proceso de fabricación, y no se puede cambiar una vez que se fabrica el transistor. A diferencia de, el transistor reconfigurable no utiliza ningún dopaje. En lugar de, un voltaje externo aplicado a una puerta puede reconfigurar el tipo de transistor incluso durante el funcionamiento. El voltaje hace que la unión Schottky cerca de la puerta bloquee los electrones o los agujeros para que no fluyan a través del dispositivo. Entonces, si los electrones están bloqueados, los agujeros pueden fluir y el transistor es de tipo p. Aplicando un voltaje ligeramente diferente, la reconfiguración se puede cambiar de nuevo, sin interferir con el flujo.
Los científicos explican que la clave para que esta reconfiguración funcione es la capacidad de sintonizar el transporte electrónico a través de cada una de las dos uniones (una por puerta) por separado. Sus simulaciones mostraron que la corriente está dominada por túneles, lo que sugiere que la geometría de los nanocables juega un papel importante en la capacidad de control de uniones independientes.
Debido a que el transistor reconfigurable puede realizar las funciones lógicas de los FET de tipo py n, un solo transistor podría reemplazar un FET de tipo py n en un circuito, lo que reduciría significativamente el tamaño del circuito sin reducir la funcionalidad. Incluso en esta primera etapa, el transistor reconfigurable muestra muy buenas características eléctricas, incluyendo una relación de encendido / apagado récord y una corriente de fuga reducida en comparación con los FET de nanocables convencionales. En el futuro, los investigadores planean mejorar aún más el rendimiento del transistor.
"Estamos variando las combinaciones de materiales para mejorar aún más el rendimiento del dispositivo, ”Dijo Weber. "Más allá, Se están construyendo los primeros circuitos que implementan estos dispositivos. … El mayor desafío será incorporar las señales de puerta adicionales en el diseño de la celda, lo que permitirá una interconexión flexible con los otros transistores ”.
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