(Phys.org):en lo que respecta a la electrónica, el silicio ahora tendrá que compartir el centro de atención. En un artículo publicado recientemente en Comunicaciones de la naturaleza , Investigadores de la Escuela de Ingeniería de USC Viterbi describen cómo han superado un problema importante en la tecnología de nanotubos de carbono mediante el desarrollo de un sistema flexible y Circuito híbrido energéticamente eficiente que combina transistores de película delgada de nanotubos de carbono con otros transistores de película delgada. Este híbrido podría reemplazar al silicio como material de transistor tradicional utilizado en chips electrónicos, dado que los nanotubos de carbono son más transparentes, flexible, y se puede procesar a un costo menor.

El profesor de ingeniería eléctrica Dr. Chongwu Zhou y los estudiantes graduados de USC Viterbi, el Haitiano Chen, Yu Cao, y Jialu Zhang desarrollaron este circuito de eficiencia energética mediante la integración de transistores de película delgada (TFT) de nanotubos de carbono (CNT) con transistores de película delgada compuestos de indio, óxido de galio y zinc (IGZO).

"Se me ocurrió este concepto en enero de 2013, "dijo el Dr. Chongwu Zhou, profesor en el Departamento de Ingeniería Eléctrica Ming Hsieh de la USC Viterbi. "Antes de eso, estábamos trabajando duro para tratar de convertir los nanotubos de carbono en transistores de tipo n y luego, un día, se me ocurrió la idea. En lugar de trabajar tan duro para obligar a los nanotubos a hacer algo para lo que no son buenos, ¿Por qué no buscamos otro material que sería ideal para transistores de tipo n? En este caso, IGZO, ¿para que podamos lograr circuitos complementarios? "

Los nanotubos de carbono son tan pequeños que solo pueden verse a través de un microscopio electrónico de barrido. Esta hibridación de películas delgadas de nanotubos de carbono y películas delgadas de IGZO se logró combinando sus tipos, tipo p y tipo n, respectivamente, para crear circuitos que puedan operar de manera complementaria, reduciendo la pérdida de energía y aumentando la eficiencia. La inclusión de transistores de película delgada IGZO fue necesaria para proporcionar eficiencia energética y aumentar la vida útil de la batería. Si solo se hubieran utilizado nanotubos de carbono, entonces los circuitos no serían energéticamente eficientes. Combinando los dos materiales, sus fortalezas se han unido y sus debilidades ocultas.

Zhou comparó el acoplamiento de los TFT de nanotubos de carbono y los TFT de IGZO con la filosofía china del yin y el yang.

"Es como un matrimonio perfecto, ", dijo Zhou." Estamos muy entusiasmados con esta idea de integración híbrida y creemos que hay mucho potencial para ella ".

Las aplicaciones potenciales para este tipo de circuitos integrados son numerosas, incluidos los diodos emisores de luz orgánicos (OLED), circuitos digitales, etiquetas de identificación por radiofrecuencia (RFID), sensores, electrónica portátil, y dispositivos de memoria flash. Incluso las pantallas de visualización en los paneles de los vehículos pronto podrían ser una realidad.

La nueva tecnología también tiene importantes implicaciones médicas. En la actualidad, La memoria utilizada en computadoras y teléfonos está hecha con sustratos de silicio, la superficie sobre la que se construyen los chips de memoria. Para obtener información médica de un paciente, como datos de frecuencia cardíaca o de ondas cerebrales, Los objetos de electrodos rígidos se colocan en varios lugares fijos del cuerpo del paciente. Con este nuevo circuito híbrido, sin embargo, Los electrodos se pueden colocar en todo el cuerpo del paciente con un solo objeto grande pero flexible.

Con este desarrollo, Zhou y su equipo han eludido la dificultad de crear TFT de nanotubos de carbono de tipo n y TFT de IGZO de tipo p mediante la creación de una integración híbrida de TFT de nanotubos de carbono de tipo p y TFT de IGZO de tipo ny demostrando una integración de circuitos a gran escala. Como prueba de concepto, lograron un oscilador de anillo de escala que consta de más de 1, 000 transistores. Hasta este punto, todos los transistores basados ​​en nanotubos de carbono tenían un número máximo de 200 transistores.

"Creemos que este es un avance tecnológico, como nadie ha hecho esto antes, "dijo el haitiano Chen, asistente de investigación y estudiante de doctorado en ingeniería eléctrica en la USC Viterbi. "Esto nos da una prueba más de que podemos hacer integraciones más grandes para poder hacer circuitos más complicados para computadoras y circuitos".

El siguiente paso para Zhou y su equipo será construir circuitos más complicados utilizando un híbrido CNT e IGZO que logre funciones y cálculos más complicados. así como para construir circuitos sobre sustratos flexibles.

"Las posibilidades son infinitas, ya que los circuitos digitales se pueden utilizar en cualquier electrónica, ", Dijo Chen." Algún día seremos capaces de imprimir estos circuitos tan fácilmente como los periódicos ".

Zhou y Chen creen que la tecnología de nanotubos de carbono, incluyendo este nuevo híbrido CNT-IGZO, se comercializará en los próximos 5-10 años.

"Creo que este es solo el comienzo de la creación de soluciones integradas híbridas, "dijo Zhou." Veremos mucho trabajo interesante en camino ".