(Phys.org) —Un nuevo tipo de transistor con forma de árbol de Navidad llegó justo a tiempo para las vacaciones, pero el prototipo no se colocará debajo del árbol junto con los otros obsequios.

"Es una vista previa de lo que vendrá en la industria de los semiconductores, "dijo Peide" Peter "Ye, profesor de ingeniería eléctrica e informática en la Universidad de Purdue.

Investigadores de las universidades de Purdue y Harvard crearon el transistor, que está hecho de un material que podría reemplazar al silicio en una década. Cada transistor contiene tres diminutos nanocables hechos no de silicio, como transistores convencionales, sino de un material llamado indio-galio-arseniuro. Los tres nanocables son progresivamente más pequeños, produciendo una sección transversal cónica que se asemeja a un árbol de Navidad.

La investigación se basa en trabajos anteriores en los que el equipo creó una estructura 3-D en lugar de transistores planos convencionales. El enfoque podría permitir a los ingenieros construir más rápido, circuitos integrados más compactos y eficientes y laptops más livianas que generan menos calor que las actuales.

Los nuevos hallazgos muestran cómo mejorar el rendimiento del dispositivo conectando los transistores verticalmente en paralelo.

"Una casa de un piso puede albergar a tantas personas, pero mas pisos, mas gente, y pasa lo mismo con los transistores, "Ye dijo." Apilarlos da como resultado una operación más actual y mucho más rápida para la computación de alta velocidad. Esto agrega una dimensión completamente nueva, así que los llamo 4-D ".

Los hallazgos se detallarán en dos documentos que se presentarán durante la Reunión Internacional de Dispositivos Electrónicos del 8 al 12 de diciembre en San Francisco. Uno de los artículos ha sido destacado por los organizadores de la conferencia como uno de los "temas y artículos de mayor interés periodístico que se presentarán".

El trabajo está dirigido por el estudiante de doctorado de Purdue, Jiangjiang Gu, y el investigador postdoctoral de Harvard, Xinwei Wang.

La última generación de chips informáticos de silicio, presentado este año, contienen transistores que tienen una estructura tridimensional vertical en lugar de un diseño plano convencional. Sin embargo, Debido a que el silicio tiene una "movilidad de electrones" limitada (qué tan rápido fluyen los electrones), es probable que pronto se necesiten otros materiales para continuar avanzando con los transistores con este enfoque 3-D, Vosotros dijiste.

El arseniuro de indio-galio se encuentra entre varios semiconductores prometedores que se están estudiando para reemplazar al silicio. Estos semiconductores se denominan materiales III-V porque combinan elementos del tercer y quinto grupo de la tabla periódica.

Los transistores contienen componentes críticos llamados puertas, que permiten que los dispositivos se enciendan y apaguen y dirijan el flujo de corriente eléctrica. Las puertas más pequeñas permiten un funcionamiento más rápido. En los transistores de silicio 3-D actuales, la longitud de estas puertas es de unos 22 nanómetros, o mil millonésimas de metro.

El diseño 3-D es fundamental porque las longitudes de puerta de 22 nanómetros y menores no funcionan bien en una arquitectura de transistor plano. Los ingenieros están trabajando para desarrollar transistores que utilicen longitudes de puerta aún más pequeñas; Se esperan 14 nanómetros para 2015, y 10 nanómetros para 2018.

Sin embargo, Las reducciones de tamaño más allá de los 10 nanómetros y las mejoras de rendimiento adicionales probablemente no sean posibles usando silicio, lo que significa que se necesitarán nuevos materiales para continuar el progreso, Vosotros dijiste.

La creación de transistores más pequeños también requerirá encontrar un nuevo tipo de aislante, o capa "dieléctrica" ​​que permite que la puerta se apague. A medida que las longitudes de las puertas se reducen a menos de 14 nanómetros, el dieléctrico utilizado en los transistores convencionales no funciona correctamente y se dice que "pierde" carga eléctrica cuando se apaga el transistor.

Los nanocables de los nuevos transistores están recubiertos con un tipo diferente de aislante compuesto, una capa de aluminato de lantano de 4 nanómetros de espesor con una capa ultrafina, capa de medio nanómetro de óxido de aluminio. El nuevo dieléctrico ultrafino permitió a los investigadores crear transistores hechos de arseniuro de indio-galio con puertas de 20 nanómetros, que es un hito, Vosotros dijiste.