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1 de Abril de 1987
Física del estado sólido

Electrones balísticos en semiconductores

Los dispositivos en los que los electrones transportan corriente sin dispersarse prometen ser mucho más rápidos que los componentes utilizados en la actualidad. Permitirán estudiar las propiedades cuánticas de los electrones.

En el tubo de imagen de un televisor, los electrones se mueven balísticamente entre el cátodo y la pantalla; su movimiento tiene lugar a lo largo de trayectorias suaves que no se ven perturbadas por interacciones o colisiones con otras partículas. Dado que en el tubo del televisor existen muy pocas moléculas gaseosas, dichas moléculas no dispersan muchos electrones. Por el contrario, en los dispositivos semiconductores, tales como los transistores, el movimiento de los electrones portadores de la corriente resulta permanentemente perturbado a causa de las dispersiones. Todos los electrones se dispersan muy frecuentemente y en todas direcciones; de ahí que su movimiento recuerde el aleatorio de una molécula en el seno de un gas o un líquido ordinarios. En su movimiento al azar, el electrón medio recorre una distancia mucho mayor que su alcance neto. En consecuencia, el flujo neto de electrones en la dirección del campo eléctrico es mucho más lento que la velocidad real de los electrones. Si se consiguiera que los electrones se movieran en el seno de los semiconductores sin dispersarse —es decir, balísticamente—, la velocidad de los transistores aumentaría, en principio, de forma espectacular.

Este movimiento balístico se ha conseguido recientemente. El trabajo de los autores en el Centro de Investigación Thomas J. Watson de la empresa IBM, en Yorktown Heights, junto con la labor de otros investigadores en diferentes instituciones, ha permitido determinar bajo qué condiciones los electrones se mueven balísticamente y ha conducido a las primeras demostraciones claras del movimiento balístico en dispositivos semiconductores.

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