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Investigadores suizos han desarrollado un transistor cuyo elemento crucial es un nanotubo de carbono, suspendido entre dos contactos, con excelentes propiedades electrónicas. Un enfoque novedoso de fabricación permitió a los científicos construir un transistor sin histéresis de puerta. Esto abre nuevas vías para la fabricación de nanosensores y componentes que consumen poca energía.

Los límites de la microtecnología convencional, basada principalmente en el silicio, se han alcanzado. Más pequeño y mejor sólo puede lograrse mediante el uso de nuevos materiales y tecnologías. Esta es la razón por la que los investigadores esperna grandes hechos de los nanotubos de carbono (CNT), túbulos ultrapequeño de unos pocos nanómetros de diámetro, hechos de carbón puro.

CNTs tienen propiedades electrónicas,  estructurales y mecánicas llamativos. El grupo de investigación liderado por Christofer Hierold, profesor de la Micro y nanosistemas en la ETH de Zurich, tiene como objetivo utilizar estos componentes en la nanoelectrónica. Él y su grupo de investigación, en particular, el estudiante de doctorado Matthias Muoth, han tenido éxito en la construcción de un transistor de efecto campo libre de histéresis basado en un CNT con nanocontactos .  Los investigadores lo publicaron recientemente en «Nature Nanotechnology».

Para construir el transistor, los investigadores permitieron crecer a un solo CNT entre dos barras de policisilico . Para un buen contacto eléctrico, se ha de depositar el vapor  del metal paladio en los extremos del túbulo de una manera muy precisa.  Los científicos incluyeron una tapa deslizante, la máscara de sombra, para proteger a la parte media de los CNT de la metalización no deseada. Un sustrato de silicio, recubierto de metal y colocado tres micrometros por debajo del CNT, actuó como control del terminal llamado puerta.

La fabricación exitosa del transistor con el CNT y  la interacción precisa de sus extremos con paladio no son los únicos aspectos decisivos para Christofer Hierold. Considera que el avance es el hecho de que el transistor no muestra lo que se llama histéresis de puerta.  La histéresis está ausente incluso a una humedad atmosférica del 45 por ciento.  Se refiere a esto como «un importante paso adelante para los componentes destinados a ser utilizados como sensores.»

La histéresis representa las propiedades no deseadas de un sistema electrónico.  Por ejemplo, si el voltaje en la puerta de control del transistor se incrementa y luego se reduce de nuevo, no puede haber un cambio no deseado en el umbral de tensión del transistor. Las propiedades del transistor en un punto de trabajo a continuación, dependerán de su historia, por ejemplo, a las tensiones de puerta que ha sido previamente expuestos. These undesired shifts in the threshold voltage also originate from charges that can be trapped on defects in the CNT or in oxides in their vicinity. Estos cambios no deseados en el umbral de voltaje también se originan de las cargas que pueden ser atrapados en los defectos del  CNT o de los óxidos cercanos.

El nuevo componente abre posibilidades interesantes de aplicación para sensores y otros componentes nano-electromecánicos. Por ejemplo podría ser el transistor utilizado en sensores de gas altamente sensibles o medidores de tensión, y también en un arreglo resonador como una nanobalanza. Los transistores  CNT también podrían ser muy útiles como filtros para recibir la frecuencia correcta en teléfonos móviles, ya que son más pequeños y consumen menos energía que los filtros de frecuencia convencional. Esto implica la utilización de excitaciones electromecánicas para causar  a un CNT, con una frecuencia característica, que vibre como una cuerda de guitarra. Las frecuencias restantes, por el contrario, no son capaces de excitar a los nanotubos.  Según el profesor de la ETH, «es de esperar que tales filtros nano-electromecánicos serán mejores que los puramente electrónicos.» Él dice que, en cualquier caso, una gran ventaja de los nuevos componentes es su baja demanda energética.

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Enlaces de interés:

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