Fabricación de un dispositivo tipo FET con SWCNTs para una aplicación en telecomunicaciones

Abstract

RESUMEN: En este trabajo de tesis se enfocará en la caracterización y fabricación de un transistor de efecto de campo (FET) con nanotubos de carbono de pared simple (SWCNTs), ya que este material aporta mejores propiedades para la fabricación de FETs, tales como su alta movilidad de canal, conductividad térmica, capacidades mejoradas de capacitancia de compuerta frente a voltaje, flexibilidad mecánica en comparación con el grafeno. El primer transistor realizado fue en 1947, a partir de entonces las frecuencias de operación en los transistores se han perfeccionado año tras año, los primeros transistores alcanzaban una frecuencia de corte de alrededor de 1 GHz, pero con el tiempo estos también han ido evolucionando. En 1998 se empezó a estudiar el desarrollo de transistores que utilizan nanotubos de carbono como canal de conducción. En la actualidad la nanotecnología tiene varias aplicaciones que se encuentran en etapas de investigación y desarrollo, las aplicaciones que más avanzaron en los últimos años son las áreas de informática y electrónica ya que han tenido la posibilidad de desarrollar y fabricar componentes electrónicos a nivel molecular, al trabajar a esta escala nacen nuevas propiedades las cuales pueden ser comprendidas y explotadas tanto a escalas microscópicas como nanocóspicas. En el capítulo uno se describen algunas propiedades y características estructurales de los nanotubos de carbono, se ofrece una visión general de las formas alotrópicas del carbono. En el capítulo dos se estudia las estructuras y tipos de transistores de efecto de campo. Así como el funcionamiento del transistor de campo con nanotubos de carbono. En el capítulo tres se explica el diseño del dispositivo el cual tiene una estructura G-S-G para la caracterización en la estación de pruebas en altas frecuencias y la realización del diseño mediante el software NanoSuite. También se lleva a cabo el proceso de fabricación del dispositivo utilizando una de las técnicas de micro y nanofabricación, las cuales permiten la construcción de dispositivos con nuevas ventajas. La técnica que se realizó fue mediante litografía electrónica, metalización mediante haz de electrones y transferencia del canal con la técnica de la balanza de Langmuir-Blodgett. En el capítulo cuatro se discuten los resultados y una breve descripción de las técnicas de caracterización que se utilizaron para el dispositivo. ABSTRACT: In this thesis work, it will focus on the characterization and manufacture of a field effect transistor (FET) with single-wall carbon nanotubes (SWCNT), since this material provides better properties for the manufacture of FET, stories such as its high channel mobility, thermal conductivity, improved gate capacity versus voltage capabilities, mechanical flexibility compared to graphene. The first transistor was made in 1947, since then the operating frequencies in the transistors have been perfected year after year, the first transistors reached a cutoff frequency of around 1 GHz, but over time these have also evolved. In 1998, the development of transistors using carbon nanotubes as a conduction channel began to be studied. At present, nanotechnology has several applications that are in research and development stages, the applications that have advanced the most in recent years are the areas of computer science and electronics since they have had the possibility to develop and manufacture electronic components at the molecular level, when working at this scale, new properties are born which can be understood and exploited at both microscopic and macroscopic scales. In chapter one some properties and structural characteristics of carbon nanotubes are described, an overview of the allotropic forms of carbon is given. Chapter two studies the structures and types of field effect transistors. As well as the operation of the field transistor with carbon nanotubes. Chapter three explains the design of the device which has a G-S-G structure for characterization in the test station at high frequencies and the realization of the design using the NanoSuite software. The manufacturing process of the device is also carried out using one of the micro and nanofabrication techniques, which allow the construction of devices with new advantages. The technique that was performed was by electronic lithography, electron beam metallization and channel transfer with the Langmuir-Blodgett balance technique. In chapter four, the results and a brief description of the characterization techniques that were used for the device are discussed.