Un equipo de investigación de ingeniería de la Universidad de Alberta ha inventado un nuevo transistor que podría revolucionar los dispositivos electrónicos de película delgada.
Sus hallazgos, publicados en la revista científica Comunicaciones de la naturaleza , podría abrir la puerta al desarrollo de dispositivos electrónicos flexibles con aplicaciones tan amplias como la tecnología de visualización para imágenes médicas y producción de energía renovable.
El equipo estaba explorando nuevos usos para los transistores de película delgada TFT, que se encuentran más comúnmente en dispositivos de baja potencia y baja frecuencia como la pantalla que estás leyendo a partir de ahora. Esfuerzos de investigadores y la industria de electrónica de consumo paraMejorar el rendimiento de los transistores se ha visto frenado por los desafíos de desarrollar nuevos materiales o mejorar lentamente los existentes para su uso en la arquitectura tradicional de transistores de película delgada, conocida técnicamente como el transistor de efecto de campo de semiconductor de óxido de metal MOSFET.
Pero el equipo de ingeniería eléctrica de la U de A hizo una revisión del problema. En lugar de desarrollar nuevos materiales, los investigadores mejoraron el rendimiento al diseñar una nueva arquitectura de transistores que aprovecha una acción bipolar. En otras palabras, en lugar de utilizarun tipo de portador de carga, como la mayoría de los transistores de película delgada, utiliza electrones y la ausencia de electrones denominados "agujeros" para contribuir a la salida eléctrica. Su primer avance fue formar una capa de agujero de "inversión" en un "ancho"-bandgap ', que ha sido un gran desafío en el campo de la electrónica de estado sólido.
Una vez que esto se logró, "pudimos construir una combinación única de semiconductores y capas aislantes que nos permitieron inyectar" agujeros "en la interfaz MOS", dijo Gem Shoute, estudiante de doctorado en el Departamento de Ingeniería Eléctrica e Informáticaquien es el autor principal del artículo. Agregar agujeros en la interfaz aumentó las posibilidades de un "túnel" de electrones a través de una barrera dieléctrica. A través de este fenómeno, un tipo de túnel cuántico, "finalmente pudimos lograr un transistor que se comporta como untransistor bipolar "
"En realidad, es el dispositivo [TFT] de mejor rendimiento de su tipo", dijo el profesor de ingeniería de materiales Ken Cadien, coautor del artículo. "Este tipo de dispositivo normalmente está limitado por la naturaleza no cristalina deel material del que están hechos "
La dimensión del dispositivo en sí se puede escalar con facilidad para mejorar el rendimiento y mantenerse al día con la necesidad de miniaturización, una ventaja de la que carecen los TFT modernos. El transistor tiene capacidades de manejo de potencia al menos 10 veces mayores que las delgadas producidas comercialmentetransistores de película.
El profesor de ingeniería eléctrica Doug Barlage, quien es el supervisor de doctorado de Shoute y uno de los autores principales del artículo, dice que su grupo estaba decidido a probar nuevos enfoques y abrir nuevos caminos. Él dice que el equipo sabía que podría producir un transistor de película delgada de alta potenciaEra solo una cuestión de averiguar cómo.
"Nuestro objetivo era hacer un transistor de película delgada con el mayor manejo de potencia y velocidad de conmutación posible. No muchas personas quieren investigar eso, pero las propiedades en bruto de la película indicaron que el aumento dramático del rendimiento estaba al alcance", dijo."Las capas de materiales de alta calidad de menos de 30 nanómetros un cabello humano tiene 50 nanómetros de ancho producidos por el grupo del profesor Cadien nos permitieron probar con éxito estos conceptos difíciles"
Al final, el equipo aprovechó los fenómenos que otros investigadores consideraron obstáculos.
"Por lo general, la corriente de túnel se considera algo malo en los MOSFET y contribuye a la pérdida innecesaria de energía, que se manifiesta como calor", explicó Shoute. "Lo que hemos hecho es construir un transistor que considera que la corriente de túnel es un beneficio".
El equipo ha presentado una patente provisional sobre el transistor. Shoute dice que el siguiente paso es poner el transistor a trabajar "en un medio completamente flexible y aplicar estos dispositivos a áreas como imágenes biomédicas o energía renovable".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Alberta . Original escrito por Richard Cairney y Grecia Pacheco. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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