Estructura de transistores y material objetivo para la tecnología IC digital basada en CNT FET. (A) Diagrama esquemático que muestra un FET de puerta superior basado en CNT con un tono CNT ideal de 5 a 10 nm. S, fuente; D, drenar. (B) Pureza semiconductora frente a densidad de matrices de CNT. La región de servicios públicos está marcada como una caja hueca azul, y nuestros resultados se encuentran en la región rosa, con uno típico marcado como una estrella roja. Crédito: Ciencias (2020). DOI:10.1126 / science.aba5980
Un equipo de investigadores afiliado a varias instituciones en China ha desarrollado un nuevo proceso para producir matrices de nanotubos de carbono (CNT) bien alineadas en una oblea de silicio de 10 centímetros. En su artículo publicado en la revista Ciencias , el grupo describe su proceso y qué tan bien se compara con diseños de silicio de tipo similar.
Los científicos han sabido durante muchos años que llegaría el día en que los procesadores de silicio alcanzarían límites físicos, ya que solo pueden hacerse tan pequeños. Por eso, los científicos han estado buscando un reemplazo viable. En este nuevo esfuerzo, los investigadores en China han estado investigando la posibilidad de usar matrices CNT como reemplazo del silicio.
Los nanotubos de carbono son esencialmente láminas de carbono de un átomo de espesor enrolladas en tubos. Presentan la posibilidad de uso en chips de computadora porque se pueden hacer que se comporten como semiconductores. Los esfuerzos anteriores han demostrado que los CNT individuales se pueden utilizar para crear transistores, pero un mejor enfoque es utilizar grupos alineados de ellos. Impedir tal investigación ha sido el desafío de producir CNT que tengan el grado de consistencia que se necesita para una aplicación tan precisa. Otro desafío ha sido evitar que los CNT se vuelvan metálicos durante el procesamiento. En este nuevo esfuerzo, los investigadores han producido matrices CNT bien alineadas con mayor consistencia que otros métodos, e informan que solo una en un millón resulta metálica.
El proceso implicó poner CNT en un solvente de tolueno y luego agregar un polímero para cubrirlos. Próximo, los CNT se pasaron dos veces a través de una centrífuga que los clasificó por capacidad semiconductora. El siguiente paso consistió en poner los CNT en una solución líquida (junto con una pequeña cantidad de 2-buteno-1, 4-diol) y luego sumergir una oblea de silicio en la solución. El butenodiol de la solución cubría la oblea mientras que los CNT formaban enlaces de hidrógeno. Cuando la oblea se levantó de la solución, los CNT se autoensamblaron a lo largo de la línea que se había formado entre el butenodiol y la oblea. El resultado final fue una matriz de CNT alineados en una oblea de silicio.
El método permitió una densidad de entre 100 y 200 por micrómetro, significativamente superior a los 47 observados en otros métodos. El equipo también probó su proceso utilizando su oblea de silicio cubierta con CNT para construir un transistor de efecto de campo, que notaron superó a un transistor similar construido con silicio.
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