Transistor de puerta de 0,34 nm
19.03.2022
Un grupo de científicos chinos ideó un diseño de transistor inusual. Gracias a su diseño único, fabricaron el transistor más pequeño del mundo con una longitud de puerta de solo 0,34 nm. La reducción adicional de la longitud de la puerta utilizando procesos técnicos tradicionales es, en principio, imposible, porque estamos hablando de una longitud de puerta igual al ancho de un átomo de carbono.
Los científicos llamaron al nuevo transistor transistor de pared lateral vertical. La idea de una disposición vertical del canal del transistor, por cierto, también fue implementada recientemente por Samsung e IBM, de las que hablamos una vez. Pero los desarrolladores chinos pudieron sorprender. La puerta del nuevo transistor es una rebanada de una capa atómica de grafeno, y su espesor, como saben, es igual al espesor de un átomo de carbono, o alrededor de 0,34 nm. Y lo más sorprendente es que no se necesitan escáneres litográficos modernos para hacer una contraventana de esta longitud. Todos los componentes finos necesarios se crean mediante procesos de deposición al vacío.
¿Como sucedió esto? Se toma un sustrato de silicio convencional. Ella juega el papel de fundación. El silicio no participa de ningún modo en los procesos eléctricos, aunque, en teoría, puede proteger contra las corrientes de fuga. Se realizan dos escalones sobre la capa de silicio a partir de una aleación de titanio y paladio. Se coloca una hoja de grafeno en el escalón superior. No necesita precisión. Se conseguirá más tarde mediante grabado convencional. Sobre una lámina de grafeno se coloca una capa de aluminio preoxidado al aire. El óxido sirve como aislante para la estructura. Por lo tanto, el aluminio no participa en el circuito eléctrico del transistor, aunque no hay total claridad en el propósito de la capa de aluminio.
El campo de apilamiento de aluminio se somete a un grabado convencional, durante el cual se expone el borde de grafeno, incluido el corte del revestimiento de aluminio. Esto forma una puerta de grafeno de 0,34 nm de largo con una topología ajustada con precisión. Justo encima, se expone un corte de aluminio, que ya puede formar una conexión eléctrica con la puerta, pero no directa. En esta etapa, se aplica la capa más delgada de óxido de hafnio, un aislante, a ambos escalones y a la pared lateral, lo que excluye la conexión eléctrica de la puerta con el resto de la estructura del transistor y, en particular, con el canal del transistor.
Se aplica una capa muy delgada de dióxido de molibdeno (MoS2) cercana al espesor atómico sobre el dieléctrico de óxido de hafnio. El dióxido de molibdeno es un semiconductor, desempeña el papel de un canal de transistor, que está controlado por una puerta en forma de rebanada de grafeno. Esto da como resultado una estructura de aproximadamente dos átomos de espesor, con una puerta de un átomo de largo. El drenaje y la fuente del transistor son contactos metálicos depositados sobre dióxido de molibdeno. Una solución elegante al problema de la ley de Moore y, al parecer, este será el final de su acción, si hablamos de procesos técnicos tradicionales.
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El dispositivo detecta una porción del espectro infrarrojo llamada luz de longitud de onda corta (1000 a 1400 nanómetros), que está justo fuera del espectro visible. Los investigadores señalan que las imágenes infrarrojas de longitud de onda corta no deben confundirse con las imágenes térmicas: detectan ondas infrarrojas mucho más largas emitidas por el cuerpo.
El visualizador ilumina todo el objeto o parte de él con luz infrarroja de onda corta. Luego convierte la luz infrarroja de baja energía que se refleja en el dispositivo en ondas cortas y de alta energía. Pueden ser detectados por el ojo humano.
Un nuevo desarrollo le permite ver a través del smog y la niebla. También ayudará a mapear los vasos sanguíneos humanos y monitorear simultáneamente la frecuencia cardíaca sin tocar la piel humana. Estas son solo algunas de las características del nuevo dispositivo, que fue desarrollado por un grupo de investigadores de la Universidad de California en San Diego.
El dispositivo de imagen consta de varias capas de semiconductores, cada una de cientos de nanómetros de espesor, apiladas una encima de la otra. Tres de estas capas, cada una compuesta por diferentes polímeros orgánicos, son los elementos clave del dispositivo: un fotodetector, un diodo orgánico emisor de luz (OLED) y una capa de bloqueo de electrones.
La capa del fotodetector absorbe la luz infrarroja de onda corta y luego genera una corriente eléctrica. Esta corriente se alimenta a la capa OLED donde se convierte en una imagen visible. La capa intermedia, que bloquea electrónicamente, evita que la capa de visualización OLED pierda corriente. Esto es lo que permite que el dispositivo obtenga una imagen más clara.
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