El futuro sustituto del silicio: ¿Grafeno o Molibdenita?

En un artículo publicado en la revista Nature Nanotechnology, científicos de la Escuela Politécnica Federal de Lausana presentan los resultados sobre la posibilidad de usar Molibdenita (MoS2) como alternativa al Silicio en la fabricación de transistores. La Molibdenita es un material plano (de dos dimensiones), dispuesto como se muestra en la figura, que además es muy fino y por tanto es un buen candidato para nanotecnología.

 

Figura 1 Estructura de la Molibdenita (Wikipedia)

Esta estructura presenta una serie de ventajas sobre el Silicio y el Grafeno (estructura en la Figura 2) para la construcción de componentes electrónicos como transistores, diodos LED y células solares. En primer lugar, es mucho menos voluminosa que el Silicio, al ser éste un material tridimensional (no se dispone en una estructura plana). Una lámina de 0,65 nanómetros de Molibdenita permite una movilidad de portadores semejante a una lámina de 2 nanómetros de Silicio, si bien no es posible construir una lámina de Silicio tan delgada como una lámina de una sola capa de Molibdenita.

El Grafeno, además, puede emplearse para fabricar transistores que consumen 100 000 veces menos energía en inactividad que los transistores fabricados con Silicio. La banda de 1,8 voltios de la Molibdenita también la hace adecuada para construir dispositivos de conmutación, como los transistores. Se trata por otro lado de un mineral muy abundante en la naturaleza. Suele emplearse en las aleaciones de acero o en lubricantes. Sin embargo, aún no se había estudiado para su uso en electrónica.

Figura 2 Estructura molecular del Grafeno (Wikipedia)

Esta es la principal ventaja que posee sobre el Grafeno, ya que éste carece de banda prohibida (band gap en inglés), la responsable de que los semiconductores se comporten como tales. El Grafeno no es, por tanto, un semiconductor, sino un “semi metal”. Es posible generar esta banda prohibida en el Grafeno, pero requiere aumentar la complejidad de la fabricación y reduce la movilidad de los portadores a los niveles del Silicio, o bien necesita tensiones elevadas.

Figura 3 Transistor de efecto de campo con canal de Molibdenita

Sin embargo, como mencionan en el resumen del artículo, no se trata necesariamente de elegir entre Grafeno o Molibdenita, ya que ambos pueden combinarse para construir dispositivos que requieran semiconductores delgados y transparentes, como en optoelectrónica y en generación de energía.

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