Investigadores del MIT han presentado un transistor nanoscópico innovador que promete revolucionar la electrónica al ofrecer una eficiencia superior a la de los dispositivos basados en silicio. Esta innovación aborda las limitaciones impuestas por la llamada 'tiranía de Boltzmann', una restricción física que impide que los transistores de silicio funcionen por debajo de cierto voltaje, obstaculizando así la eficiencia energética.
El nuevo diseño incorpora materiales semiconductores ultradelgados como el antimonuro de galio y el arseniuro de indio, y emplea el túnel cuántico, un fenómeno que permite a los electrones atravesar barreras de energía en lugar de superarlas. Esto resulta en una estructura de transistor tridimensional compuesta de nanohilos verticales que miden solo unos pocos nanómetros de ancho, lo que permite un funcionamiento a voltajes significativamente más bajos mientras se mantiene un rendimiento comparable al de los transistores de silicio de última generación.
Yanjie Shao, investigador postdoctoral del MIT y autor principal del estudio, declaró: "Esta es una tecnología con el potencial de reemplazar al silicio, permitiendo las mismas funcionalidades con una mejor eficiencia energética." Los nuevos transistores de túnel presentan una transición abrupta entre los estados 'apagado' y 'encendido' a voltajes más bajos, algo que los transistores de silicio tradicionales tienen dificultades para lograr de manera eficiente.
La ingeniería de estos transistores utiliza el confinamiento cuántico para controlar el comportamiento de los electrones dentro de un espacio reducido, mejorando así su capacidad de túnel. La avanzada instalación del MIT, MIT.nano, facilitó la creación de geometrías 3D precisas necesarias para este efecto, resultando en los transistores 3D más pequeños reportados hasta la fecha, con diámetros tan pequeños como 6 nanómetros.
Según Jesús del Alamo, autor senior y profesor de ingeniería, "Con la física convencional, solo se puede llegar tan lejos. El trabajo de Yanjie muestra que podemos hacer mejor que eso, pero debemos utilizar diferentes principios físicos. Existen muchos desafíos que aún deben superarse para que este enfoque sea comercialmente viable en el futuro, pero conceptualmente, es un verdadero avance."
El equipo de investigación, que incluye a los profesores Ju Li, Marco Pala y David Esseni, ahora se centra en mejorar los métodos de fabricación para lograr una mayor uniformidad entre los chips. Están investigando diseños verticales alternativos que puedan mejorar la consistencia. Este estudio, publicado en Nature Electronics, fue financiado en parte por Intel Corporation, reflejando el interés de la industria en explorar soluciones más allá de la tecnología tradicional de silicio.