• Home
  • Química
  • Astronomia
  • Energia
  • Natureza
  • Biologia
  • Física
  • Eletrônicos
  • Camada fina de germânio pode substituir o silício em semicondutores
    p O elemento germânio em seu estado natural. Pesquisadores da Universidade Estadual de Ohio desenvolveram uma técnica para fazer folhas de germânio com um átomo de espessura para eventual uso em eletrônica. Crédito:Joshua Goldberger, The Ohio State University

    p (Phys.org) —O mesmo material que formou os primeiros transistores primitivos há mais de 60 anos pode ser modificado de uma nova maneira para o avanço da eletrônica futura, de acordo com um novo estudo. p Químicos da Universidade Estadual de Ohio desenvolveram a tecnologia para fazer uma folha de germânio com um átomo de espessura, e descobriram que conduz elétrons mais de dez vezes mais rápido do que o silício e cinco vezes mais rápido do que o germânio convencional.

    p A estrutura do material está intimamente relacionada à do grafeno - um material bidimensional muito elogiado, composto de camadas únicas de átomos de carbono. Como tal, o grafeno mostra propriedades únicas em comparação com sua contraparte multicamadas mais comum, grafite. O grafeno ainda não foi usado comercialmente, mas os especialistas sugeriram que um dia poderia formar chips de computador mais rápidos, e talvez até funcionar como um supercondutor, tantos laboratórios estão trabalhando para desenvolvê-lo.

    p Joshua Goldberger, professor assistente de química no estado de Ohio, decidiu seguir uma direção diferente e focar em materiais mais tradicionais.

    p "A maioria das pessoas pensa no grafeno como o material eletrônico do futuro, "Goldberger disse." Mas silício e germânio ainda são os materiais do presente. Sessenta anos de capacidade intelectual foram empregados no desenvolvimento de técnicas para fazer chips com eles. Então, temos procurado formas únicas de silício e germânio com propriedades vantajosas, para obter os benefícios de um novo material, mas com menor custo e utilizando a tecnologia existente. "

    p Em um artigo publicado online na revista ACS Nano , ele e seus colegas descrevem como conseguiram criar um estábulo, camada única de átomos de germânio. Neste formulário, o material cristalino é denominado germanano.

    p Pesquisadores já tentaram criar germanano antes. Esta é a primeira vez que alguém conseguiu cultivar quantidades suficientes para medir as propriedades do material em detalhes, e demonstrar que é estável quando exposto ao ar e à água.

    p Na natureza, germânio tende a formar cristais multicamadas nos quais cada camada atômica é ligada entre si; a camada de um único átomo é normalmente instável. Para contornar este problema, A equipe de Goldberger criou cristais de germânio de várias camadas com átomos de cálcio encaixados entre as camadas. Em seguida, eles dissolveram o cálcio com água, e conectou as ligações químicas vazias que foram deixadas para trás com o hidrogênio. Resultado:eles foram capazes de descascar camadas individuais de germanano.

    p Cravejado de átomos de hidrogênio, germanano é ainda mais estável quimicamente do que o silício tradicional. Não oxida no ar e na água, como o silício. Isso torna o germanano fácil de trabalhar usando técnicas convencionais de fabricação de chips.

    p A principal coisa que torna o germanano desejável para optoeletrônica é que ele tem o que os cientistas chamam de "gap direto de banda, "o que significa que a luz é facilmente absorvida ou emitida. Materiais como silício e germânio convencionais têm lacunas de banda indiretas, o que significa que é muito mais difícil para o material absorver ou emitir luz.

    p "Quando você tenta usar um material com um gap indireto em uma célula solar, você tem que torná-lo bem espesso se quiser que energia suficiente para passar por ele seja útil. Um material com uma lacuna de banda direta pode fazer o mesmo trabalho com um pedaço de material 100 vezes mais fino, "Goldberger disse.

    p Os primeiros transistores foram feitos de germânio no final dos anos 1940, e eram do tamanho de uma miniatura. Embora os transistores tenham crescido microscópicos desde então - com milhões deles embalados em cada chip de computador - o germânio ainda tem potencial para o avanço da eletrônica, o estudo mostrou.

    p De acordo com os cálculos dos pesquisadores, elétrons podem se mover através do germanano dez vezes mais rápido através do silício, e cinco vezes mais rápido do que o germânio convencional. A medição da velocidade é chamada de mobilidade do elétron.

    p Com sua alta mobilidade, germanano poderia, assim, transportar a carga aumentada em futuros chips de computador de alta potência.

    p "A mobilidade é importante, porque chips de computador mais rápidos só podem ser feitos com materiais de mobilidade mais rápida, "Golberger disse." Quando você reduz os transistores a pequenas escalas, você precisa usar materiais de maior mobilidade ou os transistores simplesmente não funcionarão, "Goldberger explicou.

    p Próximo, a equipe vai explorar como ajustar as propriedades do germanano alterando a configuração dos átomos na camada única.


    © Ciência http://pt.scienceaq.com