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Los investigadores que diseñaron el transistor, dirigidos por Walter M. Weber en Namlab gGmbH en Dresden (Alemania), han publicado el nuevo concepto en un número reciente de Journal Nano Letters.

«Nanocables sintéticos se utilizaron para realizar la prueba inicial», dijo Weber a PhysOrg.com. «Sin embargo, el concepto es totalmente transferible para el estado de la técnica de la tecnología CMOS de silicio y puede hacer uso de los procesos de autoalineado».

El núcleo del nuevo transistor consta de un solo nanocable hecho de una estructura de metal-semiconductor-metal, que está incrustado en una capa de dióxido de silicio. Los electrones o huecos fluyen desde la fuente en un extremo del nanocable a través de dos puertas al colector en el otro extremo del nanocable. Las dos puertas controlan el flujo de electrones o huecos de diferentes formas. Una puerta selecciona el tipo de transistor al optar por utilizar cualquiera de los electrones o huecos, mientras que la otra puerta controla los electrones o los huecos mediante el ajuste de la conductancia de los nanocables.

Utilizando una puerta para seleccionar la configuración tipo-p o tipo-n es muy diferente de la operación convencional de los  transistores . En los transistores convencionales, el tipo  p o n, resulta de la operación de dopaje que se produce durante el proceso de fabricación, y no se puede cambiar una vez que el transistor se fabrica. En contraste, el transistor reconfigurable no utiliza ningún tipo de dopaje. En cambio, una tensión externa aplicada a una puerta puede volver a configurar el tipo de transistor, incluso durante la operación. La tensión hace que la unión Schottky cerca de la puerta sirva para bloquear cualquiera de los electrones o los huecos de los que fluyen a través del dispositivo. Así que si los electrones están bloqueados, los agujeros pueden fluir y el transistor es de tipo p. Al aplicar un voltaje ligeramente diferente, la reconfiguración se puede cambiar una vez más, sin interferir con el flujo.

Los científicos explican que la clave para hacer este trabajo de reconfiguración es la posibilidad de ajustar el transporte electrónico a través de cada una de las dos uniones (una por cada puerta) por separado. Las simulaciones mostraron que la corriente está dominado por efecto túnel, lo que sugiere que la geometría de los nanocables juega un papel importante en la capacidad para el control independiente.

Debido a que el transistor reconfigurable puede realizar las funciones lógicas de ambos tipos n  y p, FET, un solo transistor podría reemplazar a la vez un FET p y  n  en un circuito, lo cual reduce significativamente el tamaño del circuito, sin disminuir su funcionalidad. Incluso en esta primera etapa, el transistor reconfigurable muestra características eléctricas muy buenas, incluyendo un récord de encendido / apagado  y la reducción de la corriente de fuga en comparación con el convencional FET de  nanocable. En el futuro, los investigadores planean seguir mejorando el rendimiento del transistor.

«Estamos variando la combinación de materiales para potenciar aún más el rendimiento del dispositivo», dijo Weber. «Más adelante, los primeros circuitos aplicación de estos dispositivos se construirán. … El mayor reto será la incorporación de las señales de las puertas adicionales en el diseño,  que permitan la interconexión con otros transistores.»

Ampliar información: André Heinzig, et al. «Reconfigurable nanocables de silicio transistores.» Nano Letters. DOI: 10.1021/nl203094h