Os engenheiros de ciência e tecnologia do Laboratório de Pesquisa Naval dos EUA demonstram a capacidade dos transistores de nanotubos de carbono de parede única (SWCNTs) para sobreviver ao ambiente espacial hostil, investigar os efeitos da radiação ionizante nas estruturas cristalinas e apoiar ainda mais o desenvolvimento de nanoeletrônica baseada em SWCNT para uso em ambientes de radiação agressivos.

"Um dos principais desafios para a eletrônica espacial é mitigar a suscetibilidade da exposição prolongada à radiação que existe nos cinturões de partículas carregadas que circundam a Terra, "disse Cory Cress, engenheiro de pesquisa de materiais. "Estas são as primeiras demonstrações controladas mostrando pouca degradação de desempenho e alta tolerância à exposição cumulativa à radiação ionizante."

Os efeitos da radiação assumem duas formas, efeitos transitórios e efeitos cumulativos. O antigo, referidos como transitórios de efeito único (SETs), resultam de um ataque direto por uma partícula ionizante no espaço que causa um pulso de corrente no dispositivo. Se este pulso se propagar através do circuito, pode causar corrupção de dados que pode ser extremamente prejudicial para alguém que depende desse sinal, como uma pessoa que usa GPS para navegação. Pesquisadores de NRL previram recentemente que tais efeitos são quase eliminados para nanoeletrônica baseada em SWCNT devido ao seu pequeno tamanho, densidade baixa, e isolamento inerente de SWCNTs vizinhos em um dispositivo.

Os efeitos cumulativos na eletrônica tradicional resultam de cargas presas nos óxidos dos dispositivos, incluindo o óxido de porta e aqueles usados ​​para isolar dispositivos adjacentes, sendo o último a fonte primária de degradação de desempenho induzida por radiação em dispositivos semicondutores de óxido de metal complementar (CMOS) de última geração. O efeito se manifesta como uma mudança na voltagem necessária para ligar ou desligar o transistor. Isso inicialmente resulta em vazamento de energia, mas pode eventualmente causar falha de todo o circuito.

Ao desenvolver uma estrutura SWCNT com um óxido de porta fina feito de oxinitreto de silício fino, Pesquisadores do NRL demonstraram recentemente transistores SWCNT que não sofrem com essas mudanças de desempenho induzidas por radiação. Este material dielétrico endurecido e a estrutura SWCNT unidimensional naturalmente isolada os tornam extremamente tolerantes à radiação.

A capacidade dos transistores baseados em SWCNT de serem tolerantes a efeitos transitórios e cumulativos potencialmente permite a eletrônica espacial futura com menos redundância e circuitos de correção de erros, mantendo a mesma qualidade de fidelidade. Essa redução na sobrecarga por si só reduziria muito a potência e melhoraria o desempenho em relação aos sistemas eletrônicos espaciais existentes, mesmo se os transistores baseados em SWCNT operassem na mesma velocidade que as tecnologias atuais. Benefícios ainda maiores são previsíveis no futuro, uma vez que são desenvolvidos dispositivos que excedem o desempenho dos transistores baseados em silício.