Foto: Este micrográfico muestra varias transistores hechos de un sólo nanotubo de carbono. En amarillo se ven los electrodos metálicos de varias dimensiones, y la débil línea vertical que se intuye a la derecha del centro de la imagen es el nanotubo.
Durante décadas, la industria de los semiconductores ha ido introduciendo cada vez más transistores de silicio en los chips informáticos para mejorar su rendimiento, pero pronto ese proceso llegará al límite de sus capacidades físicas. Ahora, unos investigadores de IBM dicen que "un importante avance de ingeniería" da motivos para ser optimistas con una alte ativa prometedora a los transistores de silicio que esté lista a tiempo para reemplazarlos: los transistores de nanotubo de carbono.
Los nanotubos de carbono, diminutos cilindros hechos de enrolladas láminas de carbono del grosor de un átomo, tienen propiedades eléctricas y termales muy atractivas, y en teoría podrían formar la base de circuitos muchos más rápidos y energéticamente eficientes que los circuitos actuales de silicio. Pero varios importantes retos de fabricación impiden la comercialización de dispositivos comerciales basados en los transistores de nanotuboa. Los investigadores de IBM dicen que han averiguado cómo superar uno de ellos: cómo combinar nanotubos con los contactos metálicos que proporcionan la corriente.
Los transistores de nanotubo representan una alte ativa prometedora porque a muy pequeña escala son más eficientes que los de silicio. Pero los primeros dispositivos de demostración (ver El primer ordenador de nanotubos de carbono) no han alcanzado el mínimo de transistores necesarios para un dispositivo comercial y sus contactos metálicos han sido demasiado grandes. Un chip comercialmente viable para un ordenador de alto rendimiento necesitaría de miles de millones de transistores, y los contactos tendrían que ser significativamente más pequeños. Es un dilema, porque a esta escala las propiedades eléctricas del metal cambian, y resulta más difícil llevar la corriente hasta los transistores para conmutarlos. Cuantos más pequeños sean los contactos, más empeora este problema.
Los investigadores abordaron el problema al cambiar la interfaz entre un nanotubo y los dos contactos de metal. En lugar de depositarlos encima del tubo, como se hace en el enfoque tradicional de fabricación de transistores de nanotubos, los colocaron en los extremos del tubo e hicieron que reaccionaran con el carbono para formar un compuesto químico distinto. Mediante esta técnica, el grupo demostró que los contactos de menos de 10 nanómetros no comprometieron el rendimiento. (Los chips de silicio de alta gama actuales tienen componentes de 14 nanómetros).
El éxito del nuevo método significa que la capacidad de entregar corriente a los transistores de nanotubos de carbono ahora es independiente de la longitud de los contactos metálicos, dice Wilfried Haensch, que lidera el proyecto de nanotubos de IBM Research. Ahora está claro que pueden fabricar transistores tan pequeños como sea necesario, dice, y esto es un gran paso hacia el objetivo de la empresa de tener lista la tecnología de nanotubos de carbono para 2020 (ver La computación depende de los transistores de nanotubos).
Siguen existiendo unos retos considerables, reconoce Haensch. Dice que el trabajo reciente sólo supera uno de los tres obstáculos principales para la comercialización viable de transistores de nanotubos de carbono. Otro es que los nanotubos existen en dos formas, metálicos y semiconductores, pero sólo los semiconductores resultan útiles para los transistores. Los ingenieros necesitan mejorar significativamente la separación de tubos metálicos de los tubos semiconductores. El segundo reto que queda por resolver es el desarrollo de una manera fiable y no litográfica de colocar miles de millones de nanotubos en el lugar exacto donde se requieren dentro de un chip.
Ha habido muchos progresos en el problema de la separación, dice Michael A old, un profesor de la ciencia de materiales e ingeniería de la Universidad de Wisconsin (EEUU), que no formó parte de esta investigación. El nuevo resultado de IBM representa "una estrategia fantástica" para abordar el problema del contacto, dice, aunque señala que hasta ahora los investigadores sólo han demostrado que funciona para uno de los dos tipos de transistores requeridos para realizar funciones complementarias de lógica. Cuando se trata de alinear los nanotubos dentro del chip, sin embargo, queda una cantidad importante de trabajo por hacer si la tecnología realmente va a reemplazar el silicio, dice A old.