Ilustración del dispositivo reconfigurable con tres puertas enterradas, que se puede utilizar para crear regiones de tipo n o p en una única escama semiconductora. Crédito:Dhakras et al. © 2017 IOP Publishing Ltd
En la industria de los semiconductores, Actualmente existe una estrategia principal para mejorar la velocidad y la eficiencia de los dispositivos:reducir las dimensiones del dispositivo para que quepan más transistores en un chip de computadora, de acuerdo con la ley de Moore. Sin embargo, la cantidad de transistores en un chip de computadora no puede aumentar exponencialmente para siempre, y esto está motivando a los investigadores a buscar otras formas de mejorar las tecnologías de semiconductores.
En un nuevo estudio publicado en Nanotecnología , un equipo de investigadores del SUNY-Polytechnic Institute en Albany, Nueva York, ha sugerido que la combinación de múltiples funciones en un solo dispositivo semiconductor puede mejorar la funcionalidad del dispositivo y reducir la complejidad de fabricación, proporcionando así una alternativa a la reducción de las dimensiones del dispositivo como único método para mejorar la funcionalidad.
Demostrar, Los investigadores diseñaron y fabricaron un dispositivo reconfigurable que puede transformarse en tres dispositivos semiconductores fundamentales:un diodo p-n (que funciona como rectificador, para convertir corriente alterna en corriente continua), un MOSFET (para cambiar), y un transistor de unión bipolar (o BJT, para amplificación de corriente).
"Podemos demostrar los tres dispositivos semiconductores más importantes (diodo p-n, MOSFET, y BJT) utilizando un único dispositivo reconfigurable, ", dijo el coautor Ji Ung Lee del SUNY-Polytechnic Institute Phys.org . "Si bien estos dispositivos se pueden fabricar individualmente en modernas instalaciones de fabricación de semiconductores, a menudo requieren esquemas de integración complejos si se van a combinar, podemos formar un solo dispositivo que puede realizar las funciones de los tres dispositivos ".
El dispositivo multifuncional está hecho de diselenuro de tungsteno bidimensional (WSe 2 ), un semiconductor de dicalcogenuro de metal de transición descubierto recientemente. Esta clase de materiales es prometedora para aplicaciones electrónicas porque la banda prohibida se puede ajustar controlando el espesor, y es una banda prohibida directa en forma de una sola capa. La banda prohibida es una de las ventajas de los dicalcogenuros de metales de transición 2D sobre el grafeno, que tiene cero banda prohibida.
Para integrar múltiples funciones en un solo dispositivo, los investigadores desarrollaron una nueva técnica de dopaje. Desde WSe 2 es un material tan nuevo, hasta ahora ha habido una falta de técnicas de dopaje. A través del dopaje los investigadores pudieron darse cuenta de propiedades como la conducción ambipolar, que es la capacidad de conducir electrones y huecos en diferentes condiciones. La técnica de dopaje también significa que las tres funcionalidades son dispositivos conductores de superficie, que ofrece un solo, forma sencilla de evaluar su desempeño.
"En lugar de utilizar técnicas tradicionales de fabricación de semiconductores que solo pueden formar dispositivos fijos, usamos puertas para drogar, ", Dijo Lee." Estas puertas pueden cambiar dinámicamente qué portadores (electrones o huecos) fluyen a través del semiconductor. Esta capacidad de cambio permite que el dispositivo reconfigurable realice múltiples funciones.
"Además de implementar estos dispositivos, el dispositivo reconfigurable puede implementar potencialmente ciertas funciones lógicas de manera más compacta y eficiente. Esto se debe a que al agregar puertas, como lo hemos hecho, puede ahorrar área en general y permitir una computación más eficiente ".
En el futuro, los investigadores planean seguir investigando las aplicaciones de estos dispositivos multifuncionales.
"Esperamos construir circuitos informáticos complejos con menos elementos de dispositivo que los que utilizan el proceso actual de fabricación de semiconductores, "Dijo Lee." Esto demostrará la escalabilidad de nuestro dispositivo para la era post-CMOS ".
© 2017 Phys.org
