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Transición de los dispositivos electrónicos de silicio a los orgánicos

Un equipo de científicos ha producido nuevos sistemas electrónicos orgánicos autoorganizados compatibles con la tecnología convencional de silicio (Si). Los resultados del proyecto facilitarán la transición hacia dispositivos cada vez más pequeños y con más funciones.
Transición de los dispositivos electrónicos de silicio a los orgánicos
Las monocapas autoorganizadas (SAM) de moléculas orgánicas son objeto de una intensa investigación y desarrollo por su posible papel en la formación de sistemas electrónicos orgánicos mediante autoorganización. Las moléculas orgánicas proporcionan una diversidad y complejidad desconocida en la química inorgánica. Además, se pueden aplicar sobre sustratos flexibles y son compatibles con técnicas de procesamiento de bajo coste. Estas moléculas son especialmente interesantes y podrían ser la clave para la miniaturización de sistemas electrónicos con funcionalidades mejoradas. Probablemente, este objetivo no será factible ni técnicamente ni económicamente durante la próxima década con dispositivos semiconductores complementarios de óxido metálico (CMOS).

De cara a posibilitar una transición, la nueva generación de electrónica molecular deberá ser compatible con la tecnología CMOS actual. Un equipo de científicos financiado por la Unión Europea desarrolló electrodos compatibles con CMOS formados a partir de uniones metal-molécula-metal en el marco del proyecto 'Towards CMOS-compatible molecular electronics' (TO COME). Los trabajos se centraron en el estudio de la compatibilidad con electrodos de metales nobles distintos al oro, el cual ya se ha utilizado en la electrónica molecular. Los científicos eligieron el paladio (Pd) por su movilidad superficial reducida en comparación con el oro y por su relativa abundancia.

Los investigadores desarrollaron un sistema de microscopía de efecto túnel (STM) de alta resolución y espectroscopía de efecto túnel (STS) ubicado en un laboratorio aislado del ruido para estudiar procesos moleculares y parámetros electroquímicos in situ. El equipo se utilizó para caracterizar diferentes grupos de anclaje como alternativas a los tioles y con el objetivo de mejorar el acoplamiento electrónico en la interfase molécula-metal para reducir la resistencia al flujo de corriente.

El equipo desarrolló técnicas para la fabricación de substratos ultraplanos de Pd para estudiar películas delgadas de monocapas autoorganizadas. Este nuevo método rentable permitió producir películas metálicas lisas a escala atómica.

A continuación, los investigadores estudiaron la autoorganización y adsorción molecular utilizando el sistema de STM, lo que permitió seguir el movimiento de una molécula individual. También estudiaron sistemas moleculares parcialmente desacoplados del substrato. Esto es de considerable importancia para la fabricación de puertas orgánicas en transistores de película delgada. Por último, los investigadores fabricaron dispositivos con nanoporos en los que las moléculas se encuentran atrapadas en nanoporos formados litográficamente y grabados en substratos metálicos ultraplanos.

Los científicos de TO COME desarrollaron nuevas plataformas metálicas ultraplanas que facilitan la adsorción de monocapas autoorganizadas con una amplia gama de moléculas. Las monocapas autoorganizadas sobre chips representan una importante transición de los dispositivos CMOS a la electrónica orgánica o molecular, con interesantes funcionalidades en sistemas cada vez más pequeños.

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