A eletrônica transparente é o futuro, de acordo com pesquisadores incluindo José A. Flores-Livas e Miglė Graužinytė do grupo de pesquisa liderado por Stefan Goedecker, Professor de Física Computacional na Universidade de Basel. Contudo, o desenvolvimento tecnológico relevante está progredindo lentamente devido à escassez de certos semicondutores transparentes com um alto nível de condutividade.
Impurezas para otimização
As propriedades eletrônicas ou ópticas dos semicondutores podem ser manipuladas e otimizadas com o uso de impurezas apropriadas no material. Este doping com impurezas, por exemplo em transistores, muda a densidade do portador de carga, aumentando assim a condutividade.
Identificação de impurezas adequadas na tabela periódica, Contudo, frequentemente envolve anos de experiências caras de laboratório. Os pesquisadores estão tentando acelerar esse processo usando simulações de computador. Eles os usam para calcular os candidatos mais promissores com base nas leis físicas que descrevem a interação entre a impureza e o material do condutor. Os candidatos em potencial podem então ser testados em laboratório de maneira direcionada.
Escassez de condutores especiais de alto desempenho
Pesquisadores da Universidade de Basel usaram o supercomputador Piz Daint para realizar essas simulações complexas com o objetivo de encontrar impurezas adequadas que possam ser usadas para produzir condutores transparentes. Mas quando se trata de condutores transparentes, a principal escassez é de condutores de alto desempenho conhecidos como P-Type (portadores carregados positivamente) nos quais a impureza implantada tem um elétron a menos. Por outro lado, condutores conhecidos como N-Type (portadores de carga negativa) são dopados com elementos que têm, por assim dizer, um elétron sobressalente.
De acordo com os pesquisadores, descobriu-se recentemente que o monóxido de estanho, ecologicamente correto e abundante em terra, pode ser um material muito promissor para a produção de condutores tipo P transparentes e de alto desempenho. Também é adequado para o que é conhecido como doping ambipolar, que é quando os portadores de carga negativa e positiva são combinados em condutores bipolares. Contudo, até agora, apenas um punhado de elementos foram examinados que poderiam ser adequados como impurezas para equipar o semicondutor à base de monóxido de estanho com as propriedades desejadas.
Metais alcalinos promissores
Por meio de seus cálculos, os pesquisadores identificaram os metais alcalinos como cheios de potencial. Eles foram capazes de identificar cinco metais alcalinos (lítio, sódio, potássio, rubídio e césio) que poderiam ser introduzidos no monóxido de estanho para permitir semicondutores tipo P transparentes e de alto desempenho. Além disso, de acordo com os pesquisadores, os cálculos estabeleceram 13 elementos adequados para dopagem com portadores de carga do tipo N em monóxido de estanho. "Se esses elementos puderem ser introduzidos com sucesso no monóxido de estanho e o semicondutor desejado puder ser produzido, isso abriria novos caminhos para uma série de tecnologias transparentes, "diz Flores-Livas.
