(Phys.org) - Dado que se prevé que la electrónica basada en silicio alcanzará sus límites absolutos de rendimiento alrededor de 2020, Se han propuesto nuevas tecnologías para continuar la tendencia en la miniaturización de dispositivos electrónicos. Uno de estos enfoques consiste en construir transistores de efecto de campo (FET) directamente en nanotubos de carbono (CNT). Los dispositivos resultantes están en la escala de meros nanómetros, aunque su fabricación sigue siendo un desafío.

Ahora, en un nuevo artículo publicado en Nano letras , investigadores Tian Pei, et al., en la Universidad de Pekín en Beijing, Porcelana, han desarrollado un método modular para construir circuitos integrados complicados (CI) hechos de muchos FET en CNT individuales. Demostrar, construyeron un sistema BUS de 8 bits, un circuito que se usa ampliamente para transferir datos en computadoras, que contiene 46 FET en seis CNT. Este es el CNT IC más complicado fabricado hasta la fecha, y se espera que el proceso de fabricación conduzca a circuitos aún más complejos.

Desde que se fabricó el primer CNT FET en 1998, Los investigadores han estado trabajando para mejorar la electrónica basada en CNT. Como explican los científicos en su artículo, Los CNT semiconductores son candidatos prometedores para reemplazar los cables de silicio porque son más delgados, que ofrece un mejor potencial de reducción, y también porque tienen una mayor movilidad de operador, resultando en velocidades de operación más altas.

Sin embargo, la electrónica basada en CNT todavía enfrenta desafíos. Uno de los desafíos más importantes es obtener matrices de CNT semiconductores mientras se eliminan los CNT metálicos menos adecuados. Aunque los científicos han ideado una variedad de formas de separar los CNT semiconductores y metálicos, estos métodos casi siempre dan como resultado CNT semiconductores dañados con un rendimiento degradado.

Para solucionar este problema, los investigadores suelen construir CI en CNT individuales, que se pueden seleccionar individualmente en función de su condición. Es difícil usar más de un CNT porque no hay dos iguales:cada uno tiene diámetros y propiedades ligeramente diferentes que afectan el rendimiento. Sin embargo, el uso de un solo CNT limita la complejidad de estos dispositivos a simples puertas lógicas y aritméticas.

En el nuevo estudio, los investigadores de la Universidad de Pekín demostraron que es posible construir circuitos integrados complejos de manera eficiente en múltiples CNT, aunque los CNT tienen propiedades diferentes. Hicieron esto usando un enfoque modular, siendo el módulo básico una unidad de ocho transistores (8-T) construida sobre dos CNT con diferentes propiedades electrónicas. La unidad 8-T muestra una excelente tolerancia a la diferencia de propiedad entre los CNT y se puede utilizar como un bloque de construcción para fabricar el sistema BUS de 8 bits, que contiene 46 FET en seis CNT. Las pruebas mostraron que el sistema BUS de 8 bits mantiene una señal fuerte incluso cuando pasa a través de siete puertas lógicas en cascada.

Como explican los investigadores, el método es particularmente valioso ahora porque permite explorar los límites de rendimiento de los CI de CNT mientras los problemas materiales aún se están resolviendo.

"Este trabajo ha establecido una forma general de construir circuitos integrados complicados utilizando materiales de nanotubos de carbono que actualmente no son perfectos, que (a diferencia del silicio) son unidimensionales y diferentes entre sí, "Lian-Mao Peng, Profesor de la Universidad de Pekín y coautor del nuevo artículo, dicho Phys.org .

La unidad 8-T se puede utilizar como el bloque de construcción básico de una variedad de circuitos integrados distintos de los sistemas BUS, haciendo de este método modular una forma universal y eficiente de construir circuitos integrados de CNT a gran escala. Sobre la base de su investigación anterior, los científicos esperan explorar estas posibilidades en el futuro.

"En nuestro trabajo anterior, Demostramos que un transistor de efecto de campo basado en nanotubos de carbono es aproximadamente cinco (FET tipo n) a diez (FET tipo p) veces más rápido que sus homólogos de silicio, pero usa mucha menos energía, alrededor de un pequeño porcentaje de la de transistores de silicio de tamaño similar, "Dijo Peng.

"En el futuro, Planeamos construir circuitos integrados a gran escala que superen a los sistemas basados ​​en silicio. Estos circuitos son más rápidos, menor, y consumen mucha menos energía. También pueden trabajar a temperaturas extremadamente bajas (por ejemplo, en el espacio) y temperaturas moderadamente altas (potencialmente no se requiere un sistema de enfriamiento), sobre sustratos flexibles y transparentes, y potencialmente ser biocompatible ".

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