Los investigadores han desarrollado un nuevo tipo de transistor que, según dicen, podría «cambiar el mundo de la electrónica» durante las próximas dos décadas.
El nuevo transistor está construido utilizando un material ultrafino creado a partir de capas paralelas apiladas de nitruro de boro, que según los investigadores puede cambiar entre cargas positivas y negativas en nanosegundos y soportar más de 100 mil millones de ciclos sin desgastarse.
Este material es ideal no sólo para dispositivos electrónicos de alta velocidad y bajo consumo, sino también para memorias más densas. Debido a que el nitruro de boro es muy delgado y el voltaje requerido para la conmutación de polarización es proporcional al espesor, los transistores fabricados con este material tendrían requisitos de energía notablemente bajos.
En un declaraciónLos investigadores dijeron que las propiedades del material «ya cumplen o superan los estándares de la industria» en comparación con los materiales de transistores existentes. Publicaron sus hallazgos el 6 de junio en la revista. Ciencia.
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“En mi laboratorio hacemos principalmente física fundamental. Este es uno de los primeros ejemplos, y quizás el más espectacular, de cómo la ciencia más fundamental ha conducido a algo que podría tener un impacto importante en las aplicaciones”, afirmó el coautor del estudio. Pablo Jarillo Herrerodijo en el comunicado el profesor de física del MIT.
El nitruro de boro puede cambiar entre cargas positivas y negativas en una milmillonésima de segundo gracias a su ferroeléctrico Propiedades. Este es un término utilizado para describir materiales que exhiben polarización eléctrica espontánea (separación de cargas positivas y negativas) que puede revertirse aplicando un campo eléctrico. En el nuevo material, esta polarización se produce debido a una acción deslizante única de las capas del material que se produce cuando se somete a una corriente eléctrica. A medida que las capas de nitruro de boro se deslizan unas sobre otras, las posiciones de los átomos de boro y nitrógeno cambian, provocando un cambio de carga.
Los investigadores compararon este proceso con «presionar las manos y luego separarlas ligeramente». Esto cambia las propiedades electrónicas del material sin desgastarlo, a diferencia de las memorias flash fabricadas con materiales convencionales.
“Cada vez que escribes y borras la memoria flash, se produce cierta degradación. Con el tiempo se desgasta, lo que significa que hay que utilizar métodos muy sofisticados para distribuir los lugares donde se lee y se escribe en el chip”, dijo Raymond Ashooricoautor del estudio y profesor de física en el MIT, en el comunicado de prensa.
Ashoori añadió: “Cuando pienso en toda mi carrera en física, este es el trabajo que creo que podría cambiar el mundo en 10 a 20 años. »
A pesar de toda la promesa de estos nuevos ferroeléctricos, los investigadores admitieron que encontraron dificultades para ponerlos en producción, lo que, según dijeron, era «difícil y no propicio para la fabricación en masa». Los investigadores ahora están trabajando con otros grupos industriales para resolver este problema.
«Si la gente pudiera cultivar estos materiales a la escala de una oblea, podríamos crear muchos, muchos más», dijo el coautor del estudio. Kenji YasudaProfesor asistente de física e ingeniería aplicadas en la Universidad de Cornell. «Hay algunos problemas. Pero si los solucionamos, este material podrá integrarse en la electrónica del futuro de muchas maneras. Es muy emocionante”, añadió Ashoori.
