Rusos avanzan en el estudio del grafeno, el "nuevo silicio" del futuro

Los físicos rusos Andréi Geim y Konstantín Novosiólov dieron un nuevo paso rumbo a electrónica de grafeno creando un transistor de este material. Este elemento será el "nuevo silicio" del futuro.

Junto con investigadores de la Universidad de Manchester, Reino Unido, lograron crear con este novedoso material un transistor de túnel que es apto para la producción industrial.

El interés por el grafeno, un material que fue descubierto y estudiado por estos físicos de origen ruso, es cada vez más profundo. En su laboratorio se han realizado experimentos que han comprobado la posibilidad de utilizarlo un ‘nuevo silicio” que servirá de base para los dispositivos electrónicos del futuro.

Un transistor de túnel, a diferencia de los habituales transistores de efecto campo, utiliza el campo eléctrico para controlar la conductividad de un "canal" en un material semiconductor. Así sus canales se controlan con un efecto de túnel cuántico.

Según la teoría cuántica, los electrones pueden cruzar la barrera aunque no tengan bastante energía para hacerlo. Reduciendo el ancho de la barrera, resulta posible amplificar el efecto cuántico y la energía que los electrones necesitan para cruzar la barrera se reduce drásticamente. En consecuencia, con el efecto de túnel se puede reducir el voltaje de los transistores, lo que ayudaría a reducir el consumo de energía de tales microesquemas.

Antes no se habían podido crear transistores de túnel que funcionaran con una temperatura interior. Muchas esperanzas se cifraban en el grafeno, que se caracteriza por la alta movilidad de sus cargas. Sin embargo, el gafeno tiene también sus inconvenientes, como la ausencia de la llamada "banda prohibida", es decir un rango de valores de energía que los portadores de carga no pueden tener.

Gracias a la existencia de la banda prohibida, un material es capaz de pasar de ser conductor a no conductor, para así señalizar los 1 y 0. Pero el grafeno, incluso en su estado de no conductor sigue conduciendo demasiados electrones. O sea, su ratio “on-off”, la correlación entre la cantidad de electricidad cuando está encendido y cuando está apagado, no fue lo suficientemente alta. Varios grupos científicos intentaron ‘reparar’ la ausencia de la banda prohibida en el grafeno, creando una barrera ‘real’ pero sin éxito evidente.

Ahora, el equipo de Geim y Novosiólov propusieron hacer una heteroestructura del grafeno de dos capas, metiendo entre estas las capas del nitruro de boro y disulfido de molibdeno como aislante. La construcción resultó muy eficaz: su ratio “on-off” alcanzó 50 con el nitruro de boro y 10.000 con el disulfido de molibdeno. Estos valores prácticamente no dependían de la temperatura, por eso se calcula que los dispositivos que usen esta tecnología pueden funcionar incluso con cierto recalentamiento.

En su artículo publicado en la revista Science, los investigadores indican que esta tecnología permitirá crear dispositivos potentes y efectivos, así como disminuir el tamaño de los microcircuitos, algo que se espera con el uso del grafeno desde que se descubrió este material de solo un átomo de grosor. El trabajo fue realizado por los representantes de cinco organizaciones científicas de Rusia, Reino Unido, Países Bajos, Portugal y EE. UU.