p Os tubos de vácuo inicialmente desempenharam um papel central no desenvolvimento de dispositivos eletrônicos. Algumas décadas atrás, Contudo, pesquisadores começaram a substituí-los por transistores semicondutores, pequenos componentes eletrônicos que podem ser usados ​​como amplificadores e interruptores. p Embora tubos de vácuo sejam raramente usados ​​no desenvolvimento de eletrônicos, eles têm várias vantagens importantes sobre os transistores. Por exemplo, eles normalmente permitem uma operação mais rápida, melhor imunidade a ruídos e maior estabilidade em ambientes extremos ou hostis.

p Em um estudo recente, pesquisadores do Centro de Pesquisa Ames da NASA demonstraram que os transistores de canal de vácuo em nanoescala podem ser fabricados em wafers de carboneto de silício. A fabricação deste tipo de transistor na escala de wafer poderia, em última análise, permitir seu uso generalizado, tornando-os uma alternativa viável para a eletrônica de estado sólido.

p "A eletrônica de prateleira tem muito pouco uso para missões espaciais por causa do impacto da radiação, "Meyya Meyyappan, um dos pesquisadores que realizou o estudo, disse TechXplore. "Tipicamente, proteção contra radiação ou projeto avançado de circuito ciente de radiação seria necessário, todos os quais são caros, consome muito tempo e resulta em um hardware que não é o que há de mais moderno. Combinamos o melhor da física do vácuo com a fabricação de circuitos integrados modernos para produzir transistores de vácuo em nanoescala para superar as deficiências acima. "

p Ao fabricar o transistor de canal de vácuo em nanoescala, Jinwoo Han, o pesquisador responsável pelo projeto e fabricação, seguiu um processo semelhante ao empregado na construção de MOSFETs convencionais (transistores de efeito de campo semicondutores de óxido metálico). A única diferença foi que ele substituiu o canal de semicondutor, que em MOSFETs é colocado entre a fonte e o dreno, com um canal vazio.

p "Ao contrário de nossos trabalhos anteriores com nano transistores de vácuo de porta surround de silício, mudamos a orientação desta vez para vertical em vez de um transistor horizontal, "Meyyappan explicou." Como o canal não tem nada, elétrons podem ser mais rápidos do que em semicondutores, onde experimentam espalhamento com a rede, e, portanto, a frequência ou velocidade de operação pode ser maior. "

p O transistor de canal de vácuo em nanoescala apresentado pela pesquisa foi fabricado em pastilhas de carboneto de silício de 150 mm. Ao avaliar seu desempenho, os pesquisadores descobriram que a corrente de acionamento de seus transistores é escalonada linearmente com o número de emissores no teclado da fonte.

p Meyyappan e seus colegas também compararam seu desempenho com o alcançado por transistores de canal de vácuo de silício fabricados simultaneamente. Seus testes revelaram que o dispositivo de carboneto de silício oferece estabilidade significativamente superior a longo prazo, o que pode ser particularmente benéfico para aplicações no espaço e em outros ambientes desafiadores.

p "Fabricamos nossos transistores de canal de vácuo de escala característica de sub-100 nm em sistemas de material de silício e carboneto de silício, "Han disse ao TechXplore." Seu desempenho é encorajador e os transistores não são afetados pela radiação. A implicação é que podemos usar nossa infraestrutura de fabricação atual e sistemas de materiais conhecidos para fazer dispositivos de vácuo ultrapequenos. "

p No futuro, as descobertas recolhidas por Meyyappan, Han e seus colegas poderiam promover a reintrodução de transistores de canal de vácuo para a fabricação de eletrônicos, particularmente para aqueles projetados para serem usados ​​no espaço. Enquanto isso, os pesquisadores estão planejando usar os transistores que desenvolveram para construir circuitos, para aplicá-los e testá-los em ambientes da vida real. p © 2019 Science X Network