Las misiones espaciales, como Orion de la NASA, que llevará a los astronautas a Marte, están superando los límites de la exploración humana. Pero durante su tránsito, las naves espaciales se encuentran con un flujo continuo de radiación cósmica dañina, que puede dañar o incluso destruir los componentes electrónicos a bordo. Para extender futuras misiones, los investigadores informan en ACS Nano muestran que los transistores y circuitos con nanotubos de carbono pueden configurarse para mantener sus propiedades eléctricas y memoria después de ser bombardeados por grandes cantidades de radiación.

La vida útil y la distancia de las misiones en el espacio profundo están actualmente limitadas por la eficiencia energética y la solidez de la tecnología que las impulsa. Por ejemplo, la fuerte radiación en el espacio puede dañar los dispositivos electrónicos y causar fallas en los datos, o incluso hacer que las computadoras se descompongan por completo. Una posibilidad es incluir nanotubos de carbono en componentes electrónicos ampliamente utilizados, como los transistores de efecto de campo. Se espera que estos tubos de un solo átomo de espesor hagan que los transistores sean más eficientes energéticamente en comparación con las versiones más comunes basadas en silicio. En principio, el tamaño ultrapequeño de los nanotubos también debería ayudar a reducir los efectos que tendría la radiación al golpear los chips de memoria que contienen estos materiales. Sin embargo, la tolerancia a la radiación de los transistores de efecto de campo de nanotubos de carbono no ha sido ampliamente estudiada. Entonces, Pritpal Kanhaiya, Max Shulaker y sus colegas querían ver si podían diseñar este tipo de transistor de efecto de campo para soportar altos niveles de radiación y construir chips de memoria basados ​​en estos transistores.

Para ello, los investigadores depositaron nanotubos de carbono en una oblea de silicio como capa semiconductora en los transistores de efecto de campo. Luego, probaron diferentes configuraciones de transistores con varios niveles de blindaje, consistentes en capas delgadas de óxido de hafnio y metal de titanio y platino, alrededor de la capa semiconductora. El equipo descubrió que colocar escudos tanto encima como debajo de los nanotubos de carbono protegía las propiedades eléctricas del transistor contra la radiación entrante hasta 10 Mrad, un nivel mucho más alto que el que pueden manejar la mayoría de los dispositivos electrónicos tolerantes a la radiación basados ​​en silicio. Cuando solo se colocó un escudo debajo de los nanotubos de carbono, se protegieron hasta 2 Mrad, lo que es comparable a la electrónica comercial tolerante a la radiación basada en silicio. Finalmente, para lograr un equilibrio entre la simplicidad de fabricación y la robustez de la radiación, el equipo construyó chips de memoria estática de acceso aleatorio (SRAM) con la versión de protección inferior de los transistores de efecto de campo. Al igual que con los experimentos realizados en los transistores, estos chips de memoria tenían un umbral de radiación de rayos X similar al de los dispositivos SRAM basados ​​en silicio.

Estos resultados indican que los transistores de efecto de campo de nanotubos de carbono, especialmente los de doble blindaje, podrían ser una adición prometedora a la electrónica de próxima generación para la exploración espacial, dicen los investigadores. + Explora más

Chips resistentes a la radiación y reparables para fabricar componentes electrónicos duraderos