VI Carnaval Tecnología: El joven español Tomás Palacios nos habla en Nature de la electrónica basada en nanohilos

Me encanta seguir el trabajo de Tomás Palacios (26 julio 1978) uno de los jóvenes ingenieros más prometedores de nuestro país, profesor en el prestigioso MIT (Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, EE.UU.) e IP (investigador principal) de un grupo de más de 20 investigadores. Pero me encanta aún más verlo escribir en Nature. Hoy nos deleita con “Applied physics: Nanowire electronics comes of age,” News & Views, Nature 481: 152–153, 12 January 2012 (la ciencia española debe estar feliz de lograr un doblete N&V hoy en Nature.

Los nanohilos semiconductores han sido una de las tecnologías más prometedoras para substituir a los dispositivos electrónicos actuales, pero los problemas derivados de su fabricación a gran escala han limitado mucho esta tecnología. Sajal Dhara y sus colegas indios en el Instituto Tata de Investigación Básica, Mumbai, India,  publican en Applied Physics Letters  una nueva técnica de fabricación de transistores basados en nanohilos que promete revolucionar esta tecnología. El artículo técnico es Sajal Dhara et al., “Facile fabrication of lateral nanowire wrap-gate devices with improved performance,” Appl. Phys. Lett. 99: 173101, online 24 October 2011.

Los transistores son interruptores electrónicos con tres terminales metálicos (fuente, drenador y puerta). En los transistores de efecto de campo (FET), omnipresentes en los circuitos electrónicos modernos, un flujo de corriente intenso entre la fuente y el drenador se controla mediante un pequeño voltaje aplicado a la puerta. La corriente fluye a través de una región plana llamada canal. El rendimiento del dispositivo se puede mejorar si el canal se transforma en un objeto tridimensional y un nanohilo es ideal para ello. Dhara et al. fabrican nanohilos de arseniuro de indio (InAs) mediante una nueva técnica de litografía sencilla y eficiente. Una capa de InAs se envuelve entre dos películas de polímero que se exponen a un intenso haz de electrones que elimina la película de polímero de forma selectiva. En los transistores de nanohilos, éstos actúan como canal y se utiliza otra técnica para incorporar el drenador, la fuente y la puerta. Otras técnicas de fabricación de nanohilos requieren aplicar varios pasos de litografía, así como diferentes ataques químicos. La nueva tecnología de estos autores tiene además una gran ventaja, los dispositivos tienen una movilidad de los electrones diez veces mayor que la obtenida mediante otras técnicas de fabricación de nanohilos.

Obviamente, este trabajo de investigación es un primer paso y no resuelve el gran problema de esta tecnología, cómo integrar miles de millones de transistores de nanohilos en un chip basado en tecnologías microelectrónicas convencionales. Sin embargo, en 2011 se han desarrollado varias técnicas para lograrlo (que utilizaban técnicas litográficas más complejas) y que prometen ser adaptables con facilidad a la nueva tecnología de fabricación. Uno de estos avances fue obtenido por Intel utilizando unos dispositivos de nanohilos llamados tripuerta (como el que aparece en la fotografía electrónica que abre esta entrada). Estos nanohilos se sección rectangular tienen una de sus caras unida a un substrato. Esta geometría permite obtener dispositivos de nanohilos compatibles con las tecnologías microelectrónicas convencionales y que se pueden integrar en la mismo circuito integrado.

La integración de transistores convencionales y de nanohilos promete mejorar con creces el rendimiento de los dispositivos electrónicos, tanto en capacidad de integración (mayor número de transistores por centímetro cuadrado), como en frecuencia de reloj (número de gigahercios). No solo los nanohilos, también las nanocintas (los que son más anchos que altos), están evolucionando muy rápido hacia su uso comercial en dispositivos de alto rendimiento para aplicaciones especializadas. La tendencia a media plazo será su incorporación a los chips de propósito general. Tomás Palacios acaba su artículo recordando la gran promesa de los nanohilos y las nanocintas, los dispositivos tridimensionales que incrementarán hasta límites de ciencia ficción la capacidad de almacenamiento sin restar velocidad. El futuro de los microprocesadores para dispositivos móviles, radares y otros sistemas inalámbricos es la electrónica tridimensional (con nanohilos formando estructuras micrométricas).

Esta entrada participa en la VI Edición del Carnaval de la Tecnología, organizado por  en su recomendable blog  Scientia. Recuerda, para participar en el Carnaval tienes que publicar una entrada en tu blog que, de una forma u otra, esté relacionada con uno de los muchos campos que abarca la Tecnología, y dejar un comentario en esta entrada de Scientia y mandando un tweet a la cuenta de Twitter del Carnaval de la Tecnología (@TecnoCarnaval). Tenéis de plazo hasta el día 25 de este mes.

2 pensamientos en “VI Carnaval Tecnología: El joven español Tomás Palacios nos habla en Nature de la electrónica basada en nanohilos

  1. Como ingeniero, del campo de tecnologías de este tipo, mis felicitaciones a Tomás Palacios.

    Recuerdo los años 80, con el laboratorio que la gente de fisica del estado solido logró arrancar en la E.T.S.I.T., madrid.

    Sus hornos para silicio, sus obleas, sus libros sobre estructuras planares, canales en FETs, en MOS, sus cálculos de zonas de Brillouin, sus Lasseres (Recuerdo verlos en acción, y medir la divergencia tras unos 20 metros de recorrido).

    Tomas ha llegado mucho mas lejos, pero el espíritu de ‘vamos a ello’, creo, es el mismo.

    Técnicamente estamos en una época increíble.

    Hace 20 años nadie hubiera creído posible memorias de 16, 20 Gbytes, en el tamaño de un botón, todo, de estado solido, o teléfonos via radio, con núcleos de 2 y 4 procesadores trabajando a 32 bits, y mas de 100 Mhz de frecuencia interna (Con PLL para subir desde las externas).

    O bloques radio de microondas en menos del tamaño de un sello, con sus cpu (de 16 bits, mas de 100 Kbytes de PROM) de control de tramas, protocolos de comunicación que aseguran contra errores, con multicanal, CDMA y mejores,,,,,,,,,,,,,,,,,,,Todo, en un tamaño de un sello, y por unos 20 euros………sin stripline, sin circuladores magnéticos, sin hornos de estabilización de cuarzos, sin trimado vía tintura de plata,,,,,,,,,

    .- Cuando yo tenia 10 años, soñaba con tener 200 pesetas para poder compararme una caja de minerales de mi barrio, porque tenia………galena (Para experimentar haciéndome una radio).

    .- Hace unos días, para reyes, a un niño de 10 años, le regalaron…¿Que?,,,,un tablet.

    Bravo por Tomas, ojala siga adelante el espíritu.

  2. “La nueva tecnología de estos autores tiene además una gran ventaja, los dispositivos tienen una movilidad de los electrones diez veces mayor que la obtenida mediante otras técnicas de fabricación de nanohilos.”

    Francisco, la movilidad de portadores en semiconductores clásicos, depende del portador y la red (afecta la temperatura algo también).

    Si en una estructura tan pequeña aumenta tanto la movilidad, ¿A que es debido?, el material es el mismo (arseniuro de indio, o arseniuro de galio, son viejos conocidos por la alta movilidad que tienen en ellos los portadores, electrones y huecos).

    El hecho de construir estructuras tan estrechas, es posible que haga aparecer efectos de ‘resonancia cuántica’ en los portadores, y la movilidad tome otro aspecto, no se.

    ¿Aumenta 10 veces frente a Silicio, por ser AsI, o aumenta 10 veces frente a la movilidad en AsI, cuando en vez de usar AsI, por ejemplo, en forma planar, construimos nanohilos de Asi?.

    Memristores, Transitores de Nanohilos, etc……….Dios, donde llegaremos.

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