Revolucionando la Miniaturización: Transistores InGaOx Prometen Rendimiento Revolucionario

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(Imagen: Cortesía de los investigadores)

A medida que la electrónica se vuelve más pequeña, es cada vez más difícil seguir reduciendo transistores basados en silicio. Ahora, un equipo de investigación liderado por el Instituto de Ciencia Industrial, la Universidad de Tokio, ha buscado una solución. Han descartado el silicio y en su lugar han optado por crear un transistor hecho de óxido de indio dopado con galio (InGaOx). Este material puede estructurarse como un óxido cristalino, cuya red cristalina ordenada es muy adecuada para la movilidad de electrones.

Estructura gate-all-around

"También queríamos que nuestro transistor de óxido cristalino presentara una estructura 'gate-all-around' (puerta alrededor de todo), donde la puerta, que enciende o apaga la corriente, rodea el canal por donde fluye la corriente", explicó Anlan Chen, autor principal del estudio. "Al envolver la puerta completamente alrededor del canal, podemos mejorar eficiencia y escalabilidad comparado con puertas tradicionales".

Dopaje con galio para suprimir vacantes de oxígeno

Los investigadores sabían que necesitarían introducir impurezas en el óxido de indio dopándolo con galio. Esto haría que el material reaccionara a la electricidad de manera más favorable. "El óxido de indio contiene defectos de vacantes de oxígeno, que facilitan dispersión de portadores y así reducen la estabilidad del dispositivo", dijo Masaharu Kobayashi, autor senior. "Dopamos óxido de indio con galio para suprimir vacantes de oxígeno y a su vez mejorar la fiabilidad del transistor".

Fabricación por depósito atómico

El equipo usó depósito por capas atómicas para recubrir la región del canal de un transistor gate-all-around con una película delgada de InGaOx, una capa atómica a la vez. Tras el depósito, la película se calentó para transformarla en la estructura cristalina necesaria para la movilidad de electrones. Este proceso permitió finalmente la fabricación de un transistor de efecto de campo (MOSFET) de óxido metálico gate-all-around.

Resultados de rendimiento

"Nuestro MOSFET gate-all-around, conteniendo una capa de óxido de indio dopado con galio, alcanza una movilidad alta de 44.5 cm²/Vs", dijo el Dr. Chen. "Crucialmente, el dispositivo demostró fiabilidad prometedora operando establemente bajo estrés aplicado durante casi tres horas. De hecho, nuestro MOSFET superó a dispositivos similares reportados previamente".

Los esfuerzos del equipo han proporcionado un nuevo diseño de transistor que considera la importancia de tanto materiales como estructura. La investigación es un paso hacia el desarrollo de componentes electrónicos fiables de alta densidad adecuados para aplicaciones con alta demanda computacional, como big data e inteligencia artificial. Estos diminutos transistores prometen ayudar a la tecnología de próxima generación a funcionar sin problemas, haciendo una gran diferencia en nuestras vidas cotidianas.

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