Los nanotubos de carbono, formaciones cilíndricas de átomos de carbono con una fuerza y ​​conductividad eléctrica increíbles, son una gran promesa para la creación de nuevos dispositivos electrónicos de baja potencia a escala micrométrica.

Pero encontrar una manera de construir una plataforma informática confiable basada en el material de carbono ha sido un gran desafío para los investigadores.

Ahora, Un equipo de ingenieros mecánicos y de materiales del Instituto de Tecnología de Georgia ha ideado un método para identificar las variaciones de rendimiento en transistores fabricados a partir de redes de nanotubos de carbono. El nuevo enfoque podría ayudar a los investigadores a crear dispositivos más confiables y, en última instancia, aprovechar esa tecnología para una variedad de aplicaciones, como la electrónica portátil, sensores y antenas.

"El uso de nanotubos de carbono para fabricar transistores de película delgada con buena repetibilidad ha sido un desafío debido a las imperfecciones aleatorias en el proceso de fabricación, "dijo Satish Kumar, profesor asociado en la Escuela de Ingeniería Mecánica George W. Woodruff. "Esas imperfecciones aleatorias provocan variaciones en las propiedades de los nanotubos:diferencias de longitud, diámetro y quiralidad. Todas esas cosas pueden afectar la conductividad de un nanotubo, lo que conduce a estas variaciones de rendimiento.

"Lo que hemos hecho ahora es crear una forma sistemática de estimar estas variaciones que podrían mejorar la confiabilidad de los dispositivos basados ​​en redes de nanotubos de carbono, " él dijo.

Resultados del estudio, que fue patrocinado por la National Science Foundation, fueron publicados en marzo en Transacciones IEEE sobre nanotecnología .

Si bien investigaciones anteriores han analizado cómo mejorar los métodos de producción de nanotubos de carbono para lograr una mayor uniformidad, El equipo de Kumar se centró en analizar las variabilidades del rendimiento de forma estadística para que las características del rendimiento pudieran ser más estimables.

"Dicho análisis es crucial para explorar la confiabilidad y estabilidad de los circuitos basados ​​en redes de nanotubos de carbono y para diseñar técnicas que puedan ayudar a reducir la variabilidad en el rendimiento del circuito para diversas aplicaciones electrónicas". "Kumar escribió en el periódico con Jialuo Chen, estudiante de posgrado en Georgia Tech.

Mientras que algunos nanotubos de carbono conducen la electricidad de la misma manera que un semiconductor como el silicio, ciertos nanotubos de carbono tienen propiedades de conductividad más similares a las del metal. Los últimos tipos se denominan nanotubos de carbono metálicos. La prevalencia de estos nanotubos de carbono metálicos en una red está relacionada con problemas de rendimiento.

El estudio encontró que los nanotubos de carbono de propiedades metálicas causaron variaciones de rendimiento más en transistores de película delgada con canales cortos que en aquellos con canales largos. lo que significa que los diseñadores de dispositivos podrían lograr un mayor rendimiento mediante el uso de redes que tengan una mayor concentración de transistores de película delgada de canal largo.

Los investigadores también encontraron que las variaciones en la longitud de los nanotubos de carbono parecían tener menos impacto en el rendimiento siempre que la red de nanotubos fuera densa.

"Nuestros resultados muestran que la variabilidad del rendimiento de los transistores de película delgada se puede reconstruir utilizando la función de distribución de parámetros relevantes que nos ayudarán a crear circuitos más confiables para permitir la próxima generación de microelectrónica flexible de bajo costo". "Dijo Kumar.