Creación de Dispositivos Cuánticos más Eficientes Utilizando las Propiedades Cuánticas del Electrón

Una característica importante de los canales de nanotubos de carbono de pared simple ultralimpios es que un pequeño voltaje de puerta puede convertirlos en dispositivos de tipo n (dopados con electrones) en dispositivos de tipo p (dopados con agujeros). De este modo, es posible crear transistores cuánticos con características drásticamente diferentes bajo dopaje de electrones o de agujeros. El problema es que las propiedades de transporte intrínsecas de estos nanotubos son en su mayoría simétricas y para tener un dispositivo funcional es necesario crear una asimetría de transporte e-h.

La resolución de este problema permitiría crear transistores de nanotubos con una gigantesca asimetría de transporte e - h. Ello dará lugar a aplicaciones en la física de los sistemas nanoelectromecánicos de tamaño casi molecular, a dispositivos de qubits reducidos y a la creación de detectores de THz de nanotubos de carbono o transistores programables por compuerta.

Diagramas esquemáticos de los nanotubos de carbono de pared simple (SWCNT) y de los nanotubos de carbono de pared múltiple (MWCNT), así como del dispositivo nanoelectrónico.

En un artículo reciente, un equipo de investigación de Montreal informó que había resuelto el problema de la asimetría en el transporte de electrones y agujeros. Crearon transistores de nanotubos suspendidos a escala de 10 a 100 nm con un gran transporte e-h. Los dispositivos experimentales consisten en canales de nanotubos desnudos en contacto con secciones del tubo bajo oro recocido. El oro recocido actúa como una puerta superior de dopaje n, permitiendo el transporte cuántico coherente, y puede crear barreras nanométricas.

"Las implicaciones más emocionantes son para la construcción de circuitos cuánticos con dispositivos individuales que pueden almacenar o pasar información cuántica con sólo pulsar un interruptor. [...] Nuestro estudio también demuestra que podemos construir dispositivos con doble capacidad, lo que podría ser útil para construir aparatos electrónicos más pequeños y para empaquetar las cosas de forma más ajustada. Además, estos transistores de nanotubos ultracortos podrían utilizarse como herramientas para estudiar la interacción entre la electrónica, el magnetismo, la mecánica y la óptica, a nivel cuántico".

A.C. McRae, Departmento de Física, Montreal, Canadá

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