Le missioni spaziali, come la Orion della NASA che porterà gli astronauti su Marte, stanno spingendo i limiti dell'esplorazione umana. Ma durante il loro transito, i veicoli spaziali incontrano un flusso continuo di radiazioni cosmiche dannose, che possono danneggiare o addirittura distruggere l'elettronica di bordo. Per estendere le missioni future, i ricercatori che riferiscono in ACS Nano mostrano che transistor e circuiti con nanotubi di carbonio possono essere configurati per mantenere le loro proprietà elettriche e la memoria dopo essere stati bombardati da elevate quantità di radiazioni.

La durata e la distanza delle missioni nello spazio profondo sono attualmente limitate dall'efficienza energetica e dalla robustezza della tecnologia che le guida. Ad esempio, le forti radiazioni nello spazio possono danneggiare l'elettronica e causare problemi di dati o addirittura causare il guasto completo dei computer. Una possibilità consiste nell'includere nanotubi di carbonio in componenti elettronici ampiamente utilizzati, come i transistor ad effetto di campo. Ci si aspetta che questi tubi spessi un atomo rendano i transistor più efficienti dal punto di vista energetico rispetto alle versioni più comuni a base di silicio. In linea di principio, le dimensioni ultra-ridotte dei nanotubi dovrebbero anche aiutare a ridurre gli effetti che le radiazioni avrebbero quando colpiscono i chip di memoria contenenti questi materiali. Tuttavia, la tolleranza alle radiazioni per i transistor a effetto di campo con nanotubi di carbonio non è stata ampiamente studiata. Quindi, Pritpal Kanhaiya, Max Shulaker e colleghi volevano vedere se potevano progettare questo tipo di transistor ad effetto di campo per resistere a livelli elevati di radiazioni e costruire chip di memoria basati su questi transistor.

Per fare ciò, i ricercatori hanno depositato nanotubi di carbonio su un wafer di silicio come strato semiconduttore nei transistor a effetto di campo. Quindi, hanno testato diverse configurazioni di transistor con vari livelli di schermatura, costituiti da strati sottili di ossido di afnio e titanio e platino, attorno allo strato semiconduttore. Il team ha scoperto che il posizionamento di schermi sia sopra che sotto i nanotubi di carbonio proteggeva le proprietà elettriche del transistor contro le radiazioni in ingresso fino a 10 Mrad, un livello molto più alto di quello che la maggior parte dell'elettronica tollerante alle radiazioni a base di silicio può sopportare. Quando uno schermo è stato posizionato solo sotto i nanotubi di carbonio, sono stati protetti fino a 2 Mrad, che è paragonabile all'elettronica commerciale tollerante alle radiazioni a base di silicio. Infine, per raggiungere un equilibrio tra semplicità di fabbricazione e robustezza delle radiazioni, il team ha costruito chip di memoria statica ad accesso casuale (SRAM) con la versione con schermo inferiore dei transistor a effetto di campo. Proprio come con gli esperimenti eseguiti sui transistor, questi chip di memoria avevano una soglia di radiazione dei raggi X simile a quella dei dispositivi SRAM a base di silicio.

Questi risultati indicano che i transistor a effetto di campo in nanotubi di carbonio, in particolare quelli a doppia schermatura, potrebbero essere un'aggiunta promettente all'elettronica di prossima generazione per l'esplorazione spaziale, affermano i ricercatori. + Esplora ulteriormente

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