Se ha construido un nuevo tipo de transistor a partir de un material novedoso que puede ser tan delgado como una o dos capas atómicas, lo cual lo convierte en un dispositivo fundamentalmente bidimensional. Debido a su delgadez extrema, disipa menos calor y requiere menos carga para operar que cualquier otro dispositivo semiconductor convencional
Todo acerca de los alótropos
Se sabe muy bien que tanto los diamantes como el grafito que constituye el lápiz común están compuestos del elemento carbono. la diferencia entre estos dos ejemplos reside en la manera en que los átomos de carbono se unen entre sí. Estas organizaciones moleculares contrastantes se denomina alótropos.
El mundo se está familiarizando rápidamente con el grafeno, un alótropo del carbono que puede existir en capas de tan solo un átomo de profundidad y que, por consiguiente, se lo define como un material 2-D (bidimensional). El grafeno es reconocido como el material más fuerte conocido por la ciencia, y es también conocido por su asombrosa capacidad de conducción de electricidad.
El fósforo arsénico negro, o fosforano, es otro material que puede estructurarse en láminas de tan solo una capa atómica de espesor. Pero la diferencia aquí es que al adicionarle arsénico, se lo puede hacer funcionar como semiconductor.
La adición tiene el efecto de alterar la banda prohibida, que es la energía que necesitan los electrones para saltar de la que se conoce como banda de valencia a la banda de conducción. Cuando los electrones realizan este movimiento, el material pasa de ser un aislante a un conductor de electricidad.
Esta es la esencia de un semiconductor. La banda prohibida puede ajustarse al variar la concentración de arsénico en el material. Marianne Koepf desarrolló una nueva técnica para crear este material en la Universidad Técnica de Múnich y en la Universidad de Ratisbona. Esta técnica permite crear fosforano sin el costoso y complicado requerimiento de presión atmosférica alta. Los profesores Zhou y Liu, miembros del departamento de Ingeniería Eléctrica de la facultad de la Universidad del Sur de California, lograron el siguiente paso, que fue construir un transistor de efecto de campo a partir de material nuevo.
El fosforano tiene la propiedad adicional de ser mecánicamente flexible, una propiedad muy deseada en los dispositivos semiconductores para la nueva generación de dispositivos portátiles actualmente en desarrollo. Al variar la banda prohibida, el fosforano será también muy útil en el desarrollo de sensores electrónicos.
Límites y barreras
Si bien se ha probado que el grafeno es muy delicado en su arquetipo más delgado, cuando se construye una versión más robusta que unas capas atómicas, se puede elaborar un esquema para que la carga eléctrica se desplace por una sola capa atómica. De este modo, si bien se sacrifica algo de espacio, no se necesita corriente adicional porque, hablando en términos eléctricos, sigue siendo de una sola capa atómica de espesor.
Este semiconductor novel es aún solo un dispositivo de laboratorio, y habrá que superar un sinfín de retos de fabricación antes de poder fabricar un dispositivo comercial. No obstante, parece que ahora se está llegando al límite de hasta dónde se puede encoger el transistor, porque nada es más delgado que una capa de átomos.