Nanohilos de silicio

03/2007 -

Nanohilos de silicio: cuanto más largos, mejores

Investigadores de la UAB han estudiado uno de los más prometedores sistemas unidimensionales para futuras aplicaciones en el campo de la nanoelectrónica:
los nanohilos de silicio. Los científicos han conseguido estudiar sistemas más largos que los analizados hasta ahora y han llegado a la conclusión de que
son más realistas y tienen una física mucho más rica.

Referencias

"Electronic transport through Si nanowires: Role of bulk and surface disorder - art. no. 245313". Markussen, T; Rurali, R; Brandbyge, M; Jauho, AP. PHYSICAL
REVIEW B, 7424 (24): 5313-5313 DEC 2006. Los nanohilos de silicio son cilindros de silicio con un diámetro típico de unas decenas de nanometros. Están entre
los más prometedores sistemas unidimensionales para futuras aplicaciones en el campo de la nanoelectrónica y ya se ha demostrado la posibilidad de
utilizarlos para realizar transistores de dimensiones nanoscópicas. Posee una buena estabilidad mecánica y, bajo ciertas condiciones, una movilidad de
los electrones mucho más elevada que en dispositivos tradicionales de silicio.


Al igual que en dispositivos convencionales, si se quieren utilizar los nanhilos como elementos de alguna aplicación (nano)electrónica, es necesario doparlos,
es decir, añadir unas impurezas que modifiquen de la manera deseada sus propiedades electrónicas. Estas impurezas, como en cualquier defecto, dan lugar a un
scattering de la corriente de electrones que se quiere transmitir. Simplificando, esto se puede imaginar como el flujo ordenado de una bolitas que se
encuentran en su recorrido con unos obstáculos que, con una cierta probabilidad, pueden desviar su camino. Está claro que la transmisión en mucho más
efectiva en ausencia de estos obstáculos.

En sistemas unidimensionales, como son los nanohilos, el scattering de las impurezas es un factor cada vez más importantes de las prestaciones.
Esto pasa porque la sección eficaz de los defectos es a menudo del mismo orden del diámetro del nanohilo. De esta manera, los electrones, en vez de
ver su trayectoria sencillamente desviada, pueden incluso ser rebotados.

Por esta razón, las propiedades de scattering de defectos individuales en nanohilos han sido objeto de diferentes estudios teóricos dentro de los más
precisos modelos de mecánica cuántica. En nuestro trabajo mostrarmos cómo se pueden tratar con el mismo nivel de detalle hilos más realistas, es decir,
más largos y con diferentes tipos de impurezas a la vez. Entonces, podemos acceder a grandezas intrínsecas de una distribución de defectos, como el camino
libre medio o la resistencia en función de la longitud, que son las que se pueden medir experimentalmente.

No sólo los sistemas estudiados son más realistas, sino que la física que presentan es mucho más rica. Por ejemplo, cuando el hilo es suficientemente
largo puede acabar en el régimen de localización de Anderson. Este es un fenómeno fascinante donde la interferencia entre acontecimientos sucesivos de
scattering lleva el sistema a una región de funcionamiento donde la ley de Ohm es violada y la resistencia crece exponencialmente con la longitud y no
linealmente, como predice la teoría clásica.

Riccardo Rurali
Departamento de Ingeniería Electrónica
Universitat Autònoma de Barcelona

Riccardo.Rurali@uab.cat

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