Una lámina atómica de boro, carbono y nitrógeno abre una vía para transistores complementarios

Los circuitos electrónicos más comunes necesitan dos clases de transistores que trabajen en conjunto: unos controlan el movimiento de electrones y otros el de cargas positivas, llamadas huecos. En los materiales de apenas una capa atómica de espesor, lograr la segunda pieza con buen desempeño ha sido particularmente difícil. Un equipo internacional informa ahora que fabricó una monocapa de boro, carbono y nitrógeno —BCN, por sus siglas en inglés— sobre una oblea y la usó para construir transistores de tipo p, diseñados para conducir esos huecos.

El avance no consiste solo en obtener pequeñas muestras del material. Los investigadores ajustaron dos compuestos precursores para que los átomos de boro, carbono y nitrógeno llegaran a la superficie en proporciones y momentos compatibles. Así lograron una película continua de una sola capa atómica sobre una superficie de tamaño de oblea. Después analizaron su estructura y fabricaron arreglos de transistores de efecto de campo, dispositivos que regulan el paso de corriente mediante un campo eléctrico.

En esas pruebas, los transistores mostraron una movilidad de huecos de hasta 100 centímetros cuadrados por voltio y segundo, una medida de cuán fácilmente se desplazan las cargas dentro del material. También alcanzaron una relación entre los estados de encendido y apagado de cien millones a uno. Estas cifras describen el comportamiento de dispositivos experimentales y su comparación se limita a los semiconductores bidimensionales de tipo p evaluados por los autores; no demuestran que el BCN esté listo para reemplazar los chips comerciales.

La importancia de contar con un material de tipo p más eficiente está en la electrónica complementaria. Cuando transistores de los dos tipos se combinan, un circuito puede realizar operaciones lógicas con menor consumo de energía que si dependiera de un solo tipo. Los materiales bidimensionales despiertan interés porque sus capas extremadamente delgadas podrían facilitar nuevas formas de apilar componentes, pero hasta ahora faltaba un equivalente de tipo p que reuniera estabilidad, rendimiento y una fabricación más amplia.

Todavía quedan pasos decisivos entre estos prototipos y una tecnología integrada. Habrá que comprobar cómo responde el material al procesado industrial, a contactos eléctricos, al calor y a la operación prolongada, además de integrarlo con transistores de tipo n en circuitos completos. El estudio aporta una pieza de laboratorio para abordar esa limitación, no un procesador terminado ni una garantía de aplicaciones inmediatas.