Los ingenieros de UC Davis están cultivando cables y puentes de otros semiconductores en silicio para crear una nueva generación de dispositivos. Este EM muestra un puente a través de un canal de silicio. Crédito:Saif Islam, UC Davis
Un nuevo enfoque de los circuitos integrados, combinar átomos de materiales semiconductores en nanocables y estructuras encima de superficies de silicio, se muestra prometedor para una nueva generación de dispositivos electrónicos y fotónicos robustos. Ingenieros de la Universidad de California, Davis, han demostrado recientemente transistores de nanocables tridimensionales utilizando este enfoque que abren oportunidades interesantes para la integración de otros semiconductores, como el nitruro de galio, sobre sustratos de silicio.
"El silicio no puede hacer todo, "dijo Saif Islam, profesor de ingeniería eléctrica e informática en UC Davis. Los circuitos construidos con silicio grabado convencionalmente han alcanzado su límite de tamaño más bajo, lo que restringe la velocidad de operación y la densidad de integración. Adicionalmente, Los circuitos de silicio convencionales no pueden funcionar a temperaturas superiores a 250 grados Celsius (aproximadamente 480 grados Fahrenheit). o manejar alta potencia o voltajes, o aplicaciones ópticas.
La nueva tecnología podría utilizarse, por ejemplo, para construir sensores que puedan operar a altas temperaturas, por ejemplo, dentro de los motores de los aviones.
"En el futuro previsible, la sociedad dependerá de una variedad de sensores y sistemas de control que operan en ambientes extremos, como los vehículos de motor, barcos aviones, extracción de petróleo y minerales terrestres, cohetes astronave, e implantes corporales, ", Dijo Islam.
Los dispositivos que incluyen materiales de silicio y no silicio ofrecen velocidades más altas y un rendimiento más robusto. Los microcircuitos convencionales se forman a partir de capas grabadas de silicio y aislantes, pero es difícil cultivar materiales distintos del silicio como capas sobre el silicio debido a incompatibilidades en la estructura cristalina (o "desajuste de la red") y diferencias en las propiedades térmicas.
En lugar de, El laboratorio de Islam en UC Davis ha creado obleas de silicio con "nanopilares" de materiales como arseniuro de galio, nitruro de galio o fosfuro de indio en ellos, y pequeños "puentes" de nanocables entre nanopilares.
"No podemos cultivar películas de estos otros materiales en silicio, pero podemos cultivarlos como nanocables, ", Dijo Islam.
Los investigadores han podido hacer que estos nanocables funcionen como transistores, y combinarlos en circuitos más complejos, así como en dispositivos que responden a la luz. Han desarrollado técnicas para controlar el número de nanocables, sus características físicas y consistencia.
Los ingenieros de UC Davis están cultivando cables y puentes de otros semiconductores en silicio para crear una nueva generación de dispositivos. Este esquema muestra cómo se pueden incorporar nanocables en un dispositivo. Crédito:Saif Islam, UC Davis
Islam dijo que las estructuras suspendidas tienen otras ventajas:son más fáciles de enfriar y manejan mejor la expansión térmica que las estructuras planas, un tema relevante cuando los materiales que no coinciden se combinan en un transistor.
La tecnología también aprovecha la tecnología bien establecida para la fabricación de circuitos integrados de silicio, en lugar de tener que crear una ruta completamente nueva para la fabricación y distribución, Islam dijo.
El trabajo se describe en una serie de artículos recientes en las revistas Materiales avanzados , Letras de física aplicada y Transacciones IEEE sobre nanotecnología con los coautores Jin Yong Oh en UC Davis; Parque Jong-Tae, Universidad de Incheon, Corea del Sur; Hyun-June Jang y Won-Ju Cho, Universidad de Kwangwoon, Corea del Sur. La financiación fue proporcionada por la Fundación Nacional de Ciencias de EE. UU. Y el gobierno de Corea del Sur.
