Cuando se habla de transistores, le viene a uno a la cabeza la imagen de complejos circuitos electrónicos, con cientos de dispositivos de los que se desconoce tanto su utilidad como el porqué la creciente obsesión de los investigadores de disminuir todo lo posible su tamaño y aumentar su rapidez de respuesta.
Por tanto la cuestión en primer lugar sería, ¿qué es un transistor y para qué sirve? Los transistores son pequeños dispositivos eléctricos que permiten amplificar la corriente eléctrica que pasa por ellos, y que, según sea necesario, pueden permitir o interrumpir el paso de dicha corriente. Los transistores están en prácticamente la mayoría de los dispositivos de uso diario, desde radios, televisores, reproductores de audio, vídeo o mp3, móviles, microondas o automóviles, hasta otros más sofisticados como relojes de cuarzo, ordenadores, calculadoras, impresoras, lámparas fluorescentes, equipos de rayos X o incluso ecógrafos.
Ahora podemos llegar a entender porqué interesa que su tamaño sea el mínimo posible y su capacidad de respuesta, máxima. No interesaría fabricar una calculadora de dimensiones desmesuradas, y que encima funcionara a paso de tortuga.
¿Y qué se ha hecho para conseguir esto? Aplicar la nanotecnología a estos dispositivos; en concreto, fabricar transistores con nanotubos de carbono.
Éstos son tubos compuestos únicamente de carbono, que pueden alcanzar hasta algunos milímetros de largo, pero cuyo diámetro es 1.000.000.000 veces menor que un metro, es decir, que tienen un tamaño tan pequeño que podríamos acomodar 50.000 nanotubos de carbono en el espesor de un pelo, y que además poseen unas propiedades tan excelentes como ser casi 100 veces más fuertes que el acero. Los nanotubos de carbono son las fibras más fuertes así como más conductoras jamás conocidas, siendo capaces de transportar la corriente eléctrica prácticamente sin fricción sobre la superficie; esta alta movilidad de los electrones permitiría compatibilidad con las aplicaciones tecnológicas de gran velocidad. Por tanto pueden actuar como semiconductores, que son los materiales con los que se fabrican los transistores de los que antes hemos hablado.
Al fabricar transistores con nanotubos de carbono se consigue reducir drásticamente su tamaño, y por tanto poder meter muchos más transistores dentro de un mismo chip o microprocesador con el consecuente aumento de la velocidad de respuesta de los dispositivos electrónicos.
IBM anunció en el año 2002 que había creado los transistores de nanotubo de más alto desempeño hasta la fecha, superando incluso a los prototipos de transistores de silicio del momento: "Los investigadores de IBM obtuvieron la transconductancia (medida de la capacidad de corriente) más alta lograda a la fecha entre los transistores de nanotubo de carbono. Una transconductancia alta implica que los transistores pueden operar más rápidamente, por lo que los circuitos integrados resultantes son más poderosos".
En noviembre del año 2004, Infineon Technologies presentó el transistor de nanotubos de carbono más pequeño del mundo, con un tamaño de 18 nanómetros.
Esta compañía fue pionera en la cultivación de nanotubos de carbono en puntos definidos con mucha precisión, lo cual como veremos más adelante, es el principal problema que supone la fabricación de estos innovadores dispositivos.
Los nanotubos de carbono de este minúsculo y único transistor tienen diámetros comprendidos entre 0,7 y 1,1 nanómetros. El transistor es capaz de trasladar corrientes en exceso de 15 µA a un voltaje de solo 0,4 V (lo normal es 0,7 V) y se cree que con la aplicación de nanotubos de carbono se podrían lograr voltajes de suministro tan bajo como 0,35V.
Actualmente los procesadores Core 2 Duo de Intel ponen de manifiesto el uso cotidiano de la nanotecnología con sus transistores de 45 nanómetros, y está previsto que para el año 2009 su tamaño se reduzca a 32 nanómetros. Estos transistores no son de nanotubos de carbono, pero Intel está estudiando sacar al mercado esta nueva tecnología en un futuro no muy lejano, ya que cabe esperar que los circuitos de silicio convencionales alcancen un límite físico de unos 10 nanómetros en los próximos 15 años aproximadamente.
A pesar de la gran cantidad de ventajas que presentan estos dispositivos, el problema de la aplicación de la nanotecnología del carbono a los transistores es la complejidad de su fabricación en cuanto a la colocación de los nanotubos en el lugar deseado. En referencia a esto, los avances son constantes pero lentos. Parece ser que el zafiro cristalino como sustrato facilitaría la colocación ordenada de nanotubos de carbono, permitiendo así la fabricación de transistores flexibles. Pero las investigaciones al respecto siguen a la orden del día. Los últimos avances ponen de manifiesto transistores que, en su función de interruptores automáticos, alcanzan frecuencias de corte de 30 GHz. La técnica utilizada para su fabricación se conoce como dielectroforesis, y permite una deposición uniforme de los nanotubos de carbono alineados sobre un sustrato de silicio.
Morales R. Karelis
CI 18089995
EES secc2
No hay comentarios:
Publicar un comentario