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(noticias nanowerk) El equipo de investigación del Dr. Heo Su-jin y el profesor Jang Jae-eun, afiliados al Departamento de Ingeniería Eléctrica e Informática de la DGIST, desarrollaron un transistor de nanotubo de vacío ultrapequeño. Dado que el transistor desarrollado puede funcionar de manera estable bajo presión atmosférica sin verse afectado por entornos externos extremos, se espera que contribuya al desarrollo revolucionario de diversos campos como el aeroespacial, la inteligencia artificial (IA), la comunicación inalámbrica 6G y los vehículos autónomos.
Los resultados fueron reportados ACS Nano (“Transistor de túnel de vacío con nanocámara de vacío para entornos hostiles”).
Un tubo de vacío, el primer dispositivo electrónico, se utiliza para conmutar, amplificar o convertir señales eléctricas. En el pasado, los tubos de vacío funcionaban como componente principal de una variedad de dispositivos electrónicos, incluido ENIAC, la primera computadora, radios y televisores. Aunque los tubos de vacío todavía se utilizan en algunos campos especiales que requieren alta frecuencia y gran potencia eléctrica, la mayoría de ellos han sido reemplazados por transistores semiconductores sólidos basados en silicio debido a problemas como el alto consumo de energía, la gran generación de calor y el gran tamaño (un bajo grado de integración).
Sin embargo, los transistores semiconductores basados en silicio tienen limitaciones en la velocidad de funcionamiento debido a las propiedades del material y son sensibles a los entornos externos, lo que provoca cambios rápidos en las propiedades y daños permanentes al dispositivo en cuestión. Estos desafíos crean obstáculos para la aplicación generalizada de semiconductores basados en silicio y resaltan la necesidad de desarrollar un dispositivo electrónico avanzado basado en nuevos materiales y principios funcionales.
En estas circunstancias, el equipo de investigación del profesor Jang propuso un nanotransistor de tubo de vacío ultrapequeño que combina los principios de los tubos de vacío existentes con tecnologías modernas de producción de semiconductores. El transistor propuesto utiliza un estado de vacío como canal (o medio de transporte de electrones) y se basa en túneles de mecánica cuántica para resolver los problemas clave de los transistores semiconductores basados en silicio.
La tecnología de nanoprocesamiento también se ha utilizado para miniaturizar un dispositivo de vacío a un tamaño de aproximadamente un nanómetro. Además, el equipo de investigación inventó una tecnología de formación de película de sellado al vacío para superar las limitaciones de los transistores de vacío existentes, que sólo pueden funcionar en estado de vacío. Basándose en esta tecnología, desarrollaron un tubo de vacío ultrapequeño, miniaturizado con un volumen de aproximadamente 100 milmillonésimas de litro, para respaldar el funcionamiento estable del transistor propuesto.
El tubo de vacío ultrapequeño desarrollado mantuvo un alto nivel de vacío a presión atmosférica con un alto grado de confiabilidad. En consecuencia, el transistor de nanovacío conectado a él funcionó con éxito en diversas condiciones extremas sin necesidad de equipo especial adicional. En particular, el transistor desarrollado demostró características operativas estables a pesar de los cambios en entornos externos extremos como. B. un amplio rango de temperatura (de -173 ° C a 120 ° C), rayos X y rayos ultravioleta.
El transistor de nanotubo de vacío propuesto por el equipo de investigación del profesor Jang es altamente compatible con los procesos complementarios de semiconductores de óxido metálico (CMOS) existentes y puede fabricarse fácilmente, lo que demuestra su potencial para servir como una solución alternativa a los problemas de las tecnologías de semiconductores existentes. . También se espera que contribuya al desarrollo de dispositivos electrónicos de próxima generación que puedan utilizarse en dispositivos electrónicos sofisticados en la era actual en la que los dispositivos electrónicos se han vuelto indispensables.
El profesor Jang explicó que «el nanotransistor de tubo de vacío ultrapequeño desarrollado en nuestra investigación es una tecnología novedosa que puede eliminar obstáculos a la aplicación práctica de los dispositivos de vacío». Y añadió: «Investigadores, incluidos los de la Administración Nacional de Aeronáutica y del Espacio ( NASA) han estado investigando continuamente el desarrollo de tecnologías avanzadas de semiconductores y la sustitución de las tecnologías de semiconductores existentes: «Se espera que el transistor desarrollado sea una solución crucial en el emergente campo aeroespacial y en el amplio campo de los dispositivos electrónicos de próxima generación».
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