Transistores del MIT son capaces de conmutar cien mil millones de veces sin degradarse

Los transistores son la piedra angular sobre la que se yergue la industria de los semiconductores.

Actualmente podemos encontrar estos diminutos elementos en prácticamente cualquier circuito integrado que podamos imaginar: microprocesadores, amplificadores de potencia, conmutadores, rectificadores, osciladores…

Y esto en la práctica significa que residen dentro de nuestros computadores, smartphones, tabletas, equipos de música, televisores, radios, carros, equipamiento médico y un sinfín de dispositivos más.

Aunque sus precursores son aún más antiguos, los primeros transistores tal y como los conocemos actualmente fueron inventados en 1947 por John Bardeen, William Shockley y Walter Brattain, tres físicos de los Laboratorios Bell.

Una forma sencilla de definir un transistor nos invita a describirlo como un dispositivo electrónico semiconductor que es capaz de responder a una señal de entrada entregándonos una salida determinada.

Un amplificador electrónico, por ejemplo, incrementará en su salida la potencia, la tensión o la corriente de la señal que coloquemos en su entrada, recurriendo, eso sí, a una fuente de alimentación externa.

Existen varios tipos de transistores (bipolares, de contacto puntual, de efecto campo, uniunión, de electrón único, fototransistores, electroquímicos orgánicos, etc.).

Por un lado, son elementos activos dentro de los circuitos integrados.

Y, además, los que nos han permitido alcanzar el nivel de integración que utilizan las técnicas litográficas actuales son los de efecto campo (FET).

El físico español Pablo Jarillo-Herrero y sus colegas del MIT (Instituto Tecnológico de Massachusetts), en EEUU, hablaron del potencial del nitruro de boro en un artículo científico que publicaron en Science en 2021.

En aquel momento su propuesta era tan solo teórica, pero tres años después han llevado sus ideas a la práctica. Y sí, tienen un potencial enorme.

Lo que han hecho, en definitiva, es fabricar un nuevo tipo de transistores utilizando un material ferroeléctrico ultradelgado constituido de nitruro de boro (es un compuesto extremadamente duro constituido en la misma proporción por boro y nitrógeno).

“En mi laboratorio ante todo hacemos física fundamental […] Este es uno de los primeros ejemplos, quizá el más contundente, de cómo la ciencia básica nos ha llevado a algo que tiene la capacidad de ejercer un gran impacto gracias a sus aplicaciones“, sostiene Pablo Jarillo.

Esta declaración de este científico se sostiene sobre el hecho de que los transistores que ha creado su equipo tienen una velocidad de conmutación, una resistencia y un tamaño tan compacto que presumiblemente pueden dar lugar a una nueva electrónica capaz de entregarnos dispositivos mucho más rápidos y eficientes desde un punto de vista energético que los actuales.

En su artículo hacen hincapié en otra característica fundamental de estos dispositivos: son inmunes al desgaste que a medio o largo plazo degrada otros materiales similares.

Raymond Ashoori, otro de los responsables de esta investigación, explica el impacto que esta propiedad puede tener en los futuros dispositivos electrónicos que presumiblemente utilizarán este nuevo tipo de transistores.

“El milagro es que al deslizar las dos capas que constituyen los transistores unos pocos ángstroms obtienes una electrónica radicalmente diferente. Y en el deslizamiento no se desgasta nada.

Cada vez que escribes o borras datos en una memoria flash se produce cierta degradación.

De hecho, con el tiempo se desgasta, por lo que es necesario poner a punto métodos muy sofisticados para distribuir dónde estás leyendo o escribiendo en el chip”, puntualiza Ashoori. 

Fuente: Science