Investigaciones anteriores han demostrado que los nanocables de silicio-germanio heterogéneos son mejores transistores que sus contrapartes de silicio puro. Un equipo de la Universidad Tecnológica de Michigan ha descubierto la razón más probable. El estudio, publicado recientemente en Nano Letters, se centra en la mecánica cuánticaen una estructura de nanocables de núcleo y carcasa. Tener una mejor comprensión de la física subyacente podría mejorar la eficiencia en dispositivos electrónicos que maximiza la tecnología basada en silicio existente.
La efectividad del material se reduce a su estructura, que es un nanocable unidimensional con un núcleo de átomos de silicio recubiertos por una capa de átomos de germanio. La capa de germanio es donde está la acción: la alineación compacta de los orbitales pz entrelos átomos de germanio permiten que los electrones salten de un átomo a otro en un juego atómico de rayuela llamado túnel cuántico. Esto crea una corriente eléctrica mucho más alta cuando se encienden los materiales. En el caso de nanocables de silicio homogéneos, no hay empaques cerradosalineación de los orbitales pz, lo que explica por qué son FET menos efectivos.
Ranjit Pati, profesor de física en Michigan Tech, dirigió el trabajo junto con sus estudiantes graduados Kamal Dhungana y Meghnath Jaishi. Explica cómo el túnel cuántico, una especie de juego atómico de rayuela, funciona en los nanocables ". Imagineun pez queda atrapado dentro de una pecera; si el pez tiene suficiente energía, podría saltar por encima de la pared ", dice Pati." Ahora imagine un electrón en la pecera: si tiene suficiente energía, el electrón podría saltar -pero incluso si no tiene suficiente energía, el electrón puede hacer un túnel a través de las paredes laterales, por lo que existe una probabilidad finita de que encontremos un electrón fuera del tanque ".
Para Pati, atrapar el electrón en acción dentro de los transistores de nanocables es la clave para comprender su rendimiento superior. Él y su equipo utilizaron lo que se llama un enfoque de transporte cuántico de primeros principios para saber qué causa que los electrones se tunelen eficientemente en el núcleonanocables. Hay muchos usos potenciales para los FET de nanocables. Pati y su equipo escriben en su documento de Nano Letters que "esperan que la comprensión electrónica del nivel orbital obtenida en este estudio resulte útil para diseñar una nueva generación de nanocables de núcleo-caparazónFET "
Específicamente, tener una estructura heterogénea ofrece control de movilidad adicional y un rendimiento superior sobre la generación actual de transistores, además de la compatibilidad con la tecnología de silicio existente. Los FET de nanocables de núcleo-carcasa podrían transformar nuestro futuro al hacer que las computadoras sean más potentes, los teléfonos ywearables más inteligentes, autos más interconectados y redes eléctricas más eficientes. El siguiente paso es simplemente dar un pequeño salto cuántico.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad Tecnológica de Michigan . Original escrito por Allison Mills. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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