(Phys.org) —Los investigadores están desarrollando un nuevo tipo de tecnología de semiconductores para las computadoras y la electrónica del futuro basado en "nanocristales bidimensionales" en capas en láminas de menos de un nanómetro de espesor que podrían reemplazar a los transistores actuales.

La estructura en capas está hecha de un material llamado disulfuro de molibdeno, que pertenece a una nueva clase de semiconductores, los diclogenuros metálicos, que emergen como candidatos potenciales para reemplazar la tecnología actual, semiconductores complementarios de óxido de metal, o CMOS.

Se necesitarán nuevas tecnologías para permitir que la industria de los semiconductores continúe con los avances en el rendimiento de las computadoras impulsados ​​por la capacidad de crear transistores cada vez más pequeños. Cada vez es más difícil sin embargo, continuar reduciendo los dispositivos electrónicos hechos de semiconductores convencionales basados ​​en silicio.

"Vamos a alcanzar los límites fundamentales de la tecnología CMOS basada en silicio muy pronto, y eso significa que se deben encontrar materiales novedosos para seguir escalando, "dijo Saptarshi Das, que ha completado un doctorado, trabajando con Joerg Appenzeller, profesor de ingeniería eléctrica e informática y director científico de nanoelectrónica en el Centro de Nanotecnología Birck de Purdue. "No creo que el silicio pueda ser reemplazado por un solo material, pero probablemente diferentes materiales coexistirán en una tecnología híbrida ".

Los nanocristales se denominan bidimensionales porque los materiales pueden existir en forma de láminas extremadamente delgadas con un grosor de 0,7 nanómetros. o aproximadamente el ancho de tres o cuatro átomos. Los resultados muestran que el material se comporta mejor cuando se forma en láminas de aproximadamente 15 capas con un espesor total de 8-12 nanómetros. Los investigadores también han desarrollado un modelo para explicar estas observaciones experimentales.

Los hallazgos aparecen este mes como artículo de portada en la revista. Cartas de investigación rápida . Das y Appenzeller son coautores del artículo, quienes también son coautores de un artículo que se presentará durante la Conferencia anual de investigación de dispositivos en la Universidad de Notre Dame del 23 al 26 de junio.

"Nuestro modelo es genérico y, por lo tanto, se cree que es aplicable a cualquier sistema de capas bidimensionales, "Dijo Das.

El disulfuro de molibdeno es prometedor en parte porque posee una banda prohibida, un rasgo que se necesita para encender y apagar, lo cual es fundamental para que los transistores digitales almacenen información en código binario.

Analizar el material o integrarlo en un circuito requiere un contacto metálico. Sin embargo, un factor que limita la capacidad de medir las propiedades eléctricas de un semiconductor es la resistencia eléctrica en el contacto. Los investigadores eliminaron esta resistencia al contacto utilizando un metal llamado escandio, permitiéndoles determinar las verdaderas propiedades electrónicas del dispositivo en capas. Sus resultados han sido publicados en la edición de enero de la revista. Nano letras con los estudiantes de doctorado Hong-Yan Chen y Ashish Verma Penumatcha como los otros coautores.

Los transistores contienen componentes críticos llamados puertas, que permiten que los dispositivos se enciendan y apaguen y dirijan el flujo de corriente eléctrica. En las fichas de hoy, la longitud de estas puertas es de unos 14 nanómetros, o mil millonésimas de metro.

La industria de los semiconductores planea reducir la longitud de la puerta a 6 nanómetros para 2020. Sin embargo, Es probable que no sean posibles más reducciones de tamaño y aumentos de velocidad utilizando silicio, lo que significa que se necesitarán nuevos diseños y materiales para continuar el progreso.