Un investigador de la Universidad de Granada participa en la propuesta de un cambio sustancial en los materiales con los que se fabrican los transistores de última generación para chips de alto rendimiento

El catedrático e investigador del del Departamento de Electrónica y Tecnología de Computadores de la Universidad de Granada Juan Bautista Roldán ha participado en un trabajo publicado en la revista Nature Electronics, en el que proponen la fabricación de transistores de última generación con materiales bidimensionales para los altos niveles de integración que la industria necesita en aplicaciones avanzadas de computación y, en concreto, en transistores de última generación para chips de alto rendimiento.

El equipo que ha llevado a cabo el estudio, formado por investigadores de once entidades diferentes, y liderado por el profesor Mario Lanza, de la National University of Singapore, ha descubierto que los materiales de puerta para transistores como la combinación platino - nitruro de boro hexagonal muestran una corriente de fuga 500 veces menor que la de oro - nitruro de boro hexagonal, la más habitualmente utilizada en la actualidad. El uso del platino y el nitruro de boro hexagonal presenta altos campos de rotura dieléctrica, al menos de 25 MV/cm. Estos resultados, junto a los detalles del desarrollo de la tecnología, se recogen en el artículo publicado recientemente, indica la UGR en un comunicado.

La similitud con avances tecnológicos anteriores es fascinante. A principios de los años 2000, muchas empresas experimentaron con dieléctricos de alta-k (alta constante dieléctrica) como un posible reemplazo del dieléctrico de puerta ultradelgado de óxido de silicio que se utilizaba. Sin embargo, la mayoría de los intentos fracasaron debido a la falta de compatibilidad de esos dieléctricos con los materiales adyacentes de la tecnología de fabricación CMOS de aquel tiempo.

En ese momento, muchos expertos afirmaron que los materiales de alta-k nunca lo lograrían. En 2004, Intel Corporation descubrió que la introducción de dieléctricos de puerta de alta-k requería ajustar la composición del electrodo de puerta, y pasaron del polisilicio que se utilizaba hasta ese momento al metal. Intel comenzó a comercializar esa tecnología en 2008, y, en la actualidad, todos los transistores de tamaño nanométrico se basan en la tecnología de puerta formada por un metal y un dieléctrico de alta-k.

En este momento, muchos investigadores creen que el nitruro de boro hexagonal es un dieléctrico de puerta para transistores deficiente. No obstante, el equipo de investigadores en el que se incluye el profesor Roldán ha descubierto que utilizar el metal de puerta adecuado facilita el uso del nitruro de boro hexagonal como dieléctrico de puerta en transistores de efecto de campo con canales de disulfuro de molibdeno. Esto es de gran trascendencia porque el disulfuro de molibdeno y el nitruro de boro hexagonal (ambos materiales bidimensionales, como el grafeno) son compatibles. Estos materiales pueden formar una interfaz limpia de Van der Waals, lo que permite mejorar la operación del dispositivo y su fiabilidad.