Circuitos integrados de nanotubos de carbono complementarios a gran escala para entornos de radiación muy duros

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• Ingeniería eléctrica
• Nanotecnología

Sus antecedentes:

• Los circuitos integrados de silicio requieren un endurecimiento complejo para entornos de radiación, lo que causa problemas de rendimiento.
• Los nanotubos de carbono (CNT) poseen propiedades inherentes adecuadas para la electrónica de alto rendimiento y tolerancia a la radiación.
• Los desafíos de fabricación han limitado el desarrollo de dispositivos macroelectrónicos que utilizan transistores de efecto de campo CNT (CNTFET).

Objetivo del estudio:

• Demostrar la fabricación de CNTFETs complementarios resistentes a la radiación para aplicaciones macroelectrónicas.
• Evaluar el rendimiento de las puertas lógicas y los osciladores de anillo basados en CNTFET bajo exposición a la radiación.
• Evaluar el potencial de los CNTFET como sustituto de los transistores basados en silicio en entornos intensivos en radiación.

Principales métodos:

• Fabricación de bloques de construcción CMOS uniformes, altamente simétricos y resistentes a la radiación mediante el uso de CNTFET.
• Implementación de varias puertas lógicas (inversores, NAND, XOR) y osciladores de anillo (RO) con diferentes etapas (5, 11, 501).
• Irradiación de los dispositivos fabricados hasta 6 Mrad (Si) para probar la tolerancia a la radiación.

Principales resultados:

• Todos los dispositivos CNTFET fabricados mantienen salidas de vía a vía después de una irradiación de hasta 6 Mrad (Si).
• Un oscilador de anillo de 501 etapas, compuesto por 1004 CNTFET, mostró una variación de retraso mínima (10,3 ± 0,8 ns).
• Demostró la tolerancia a la radiación de los circuitos CNTFET a gran escala.

Conclusiones:

• Los CNTFET complementarios a gran escala son tolerantes a la radiación y mantienen un funcionamiento estable.
• Los CNTFET muestran un potencial significativo para reemplazar los transistores de efecto de campo basados en silicio en aplicaciones con mucha radiación.
• Este trabajo allana el camino para la electrónica avanzada en entornos hostiles.