MADRID, 14 Jun. (EUROPA PRESS) -
Un sistema para garantizar el progreso de los semiconductores en línea con la Ley de Moore, sugiere desarrollar la combinación de funciones en un solo dispositivo, en lugar de reducir su tamaño.
En la industria de los semiconductores, actualmente hay una estrategia principal para mejorar la velocidad y la eficiencia de los dispositivos: reducir las dimensiones del dispositivo para adaptar más transistores a un chip de computadora, de acuerdo con la ley de Moore.
Sin embargo, el número de transistores en un chip de computadora no puede aumentar exponencialmente para siempre, y esto está motivando a los investigadores a buscar otras maneras de mejorar las tecnologías de semiconductores.
En un nuevo estudio publicado en Nanotechnology, un equipo de investigadores en SUNY-Polytechnic Institute en Albany, Nueva York, ha sugerido que la combinación de múltiples funciones en un solo dispositivo semiconductor puede mejorar la funcionalidad del dispositivo y reducir la complejidad de fabricación, proporcionando así una alternativa a la reducción de escala de las dimensiones del dispositivo como único método para mejorar la funcionalidad.
Para demostrar, los investigadores diseñaron y fabricaron un dispositivo reconfigurable que puede transformarse en tres dispositivos semiconductores fundamentales: un diodo pn (que funciona como un rectificador, para convertir corriente alterna a corriente continua), un MOSFET (para conmutación) y una unión bipolar Transistor (o BJT, para amplificación de corriente).
"Podemos demostrar los tres dispositivos semiconductores más importantes (diodo p-n, MOSFET y BJT) usando un único dispositivo reconfigurable", dijo a Phys.org el coautor Ji Ung Lee en el Instituto Politécnico SUNY.
"Aunque estos dispositivos pueden ser fabricados individualmente en modernas instalaciones de fabricación de semiconductores, a menudo requieren complejos esquemas de integración si se van a combinar. Ahora podemos formar un único dispositivo que puede realizar las funciones de los tres dispositivos".
El dispositivo multifuncional está hecho de diselenuro bidimensional de tungsteno (WSe2), un semiconductor de dicalcogenuro de metal de transición descubierto recientemente. Esta clase de materiales es prometedora para aplicaciones electrónicas porque la brecha de banda se puede sintonizar controlando el grosor, y es una brecha de banda directa en una sola capa. La brecha de banda es una de las ventajas de los dicalcogenuros de metal de transición 2D sobre el grafeno, que tiene brecha de banda cero.
Con el fin de integrar múltiples funciones en un solo dispositivo, los investigadores desarrollaron una nueva técnica de dopaje. Como WSe2 es un material nuevo, hasta ahora ha habido una falta de técnicas de dopaje. A través del dopaje, los investigadores pudieron realizar propiedades tales como la conducción ambipolar, que es la capacidad de conducir los electrones y los agujeros bajo diversas condiciones. La técnica de dopaje también significa que las tres funcionalidades son dispositivos de conducción de la superficie, lo que ofrece una manera sencilla y sencilla de evaluar su rendimiento.
"En lugar de usar técnicas tradicionales de fabricación de semiconductores que sólo pueden formar dispositivos fijos, usamos puertas para dopar", dijo Lee. "Estas puertas pueden cambiar dinámicamente qué portadores (electrones o agujeros) fluyen a través del semiconductor. Esta capacidad de cambiar permite que el dispositivo reconfigurable realice múltiples funciones".
"Además de implementar estos dispositivos, el dispositivo reconfigurable puede potencialmente implementar ciertas funciones lógicas de forma más compacta y eficiente, ya que agregar puertas, como hemos hecho, puede ahorrar espacio total y permitir una computación más eficiente".
En el futuro, los investigadores planean seguir investigando las aplicaciones de estos dispositivos multifuncionales. "Esperamos construir circuitos informáticos complejos con menos elementos de dispositivos que aquellos que usan el actual proceso de fabricación de semiconductores", dijo Lee.
