(PhysOrg.com) - Uma nova geração de transistores ultra-pequenos e chips de computador mais poderosos usando estruturas minúsculas chamadas nanofios semicondutores estão mais perto da realidade após uma descoberta importante por pesquisadores da IBM, Purdue University e University of California em Los Angeles.

Os pesquisadores aprenderam como criar nanofios com camadas de diferentes materiais que são claramente definidos em nível atômico, que é um requisito crítico para fazer transistores eficientes a partir das estruturas.

"Ter camadas de materiais bem definidas permite melhorar e controlar o fluxo de elétrons e ligar e desligar esse fluxo, "disse Eric Stach, professor associado de engenharia de materiais em Purdue.

Dispositivos eletrônicos são frequentemente feitos de "heteroestruturas, "o que significa que contêm camadas bem definidas de diferentes materiais semicondutores, como silício e germânio. Até agora, Contudo, os pesquisadores não conseguiram produzir nanofios com camadas de silício e germânio bem definidas. Em vez de, essa transição de uma camada para a outra tem sido gradual demais para que os dispositivos funcionem de forma otimizada como transistores.

As novas descobertas apontam para um método para a criação de transistores de nanofios.

Os resultados são detalhados em um artigo de pesquisa publicado sexta-feira (27 de novembro) no jornal Ciência . O artigo foi escrito pelo pesquisador de pós-doutorado de Purdue, Cheng-Yen Wen, Stach, Frances Ross, cientistas de materiais da IBM, Jerry Tersoff e Mark Reuter no Thomas J. Watson Research Center em Yorktown Heights, NOVA IORQUE, e Suneel Kodambaka, professor assistente do Departamento de Ciência e Engenharia de Materiais da UCLA.

Considerando que os transistores convencionais são feitos de forma plana, peças horizontais de silício, os nanofios de silício são "crescidos" verticalmente. Por causa dessa estrutura vertical, eles têm uma pegada menor, o que poderia possibilitar a instalação de mais transistores em um circuito integrado, ou chip, Disse Stach.

"Mas primeiro precisamos aprender a fabricar nanofios de acordo com padrões exigentes antes que a indústria possa começar a usá-los para produzir transistores, " ele disse.

Os nanofios podem permitir que os engenheiros resolvam um problema que ameaça descarrilar a indústria eletrônica. Novas tecnologias serão necessárias para a indústria manter a lei de Moore, uma regra não oficial afirmando que o número de transistores em um chip de computador dobra a cada 18 meses, resultando em rápido progresso em computadores e telecomunicações. Dobrar o número de dispositivos que cabem em um chip de computador se traduz em um aumento semelhante no desempenho. Contudo, está se tornando cada vez mais difícil reduzir os dispositivos eletrônicos feitos de semicondutores convencionais à base de silício.

"Em algo como cinco a, no máximo, 10 anos, as dimensões do transistor de silício terão sido dimensionadas ao seu limite, "Stach disse.

Os transistores feitos de nanofios representam uma forma potencial de continuar a tradição da lei de Moore.

Os pesquisadores usaram um instrumento chamado microscópio eletrônico de transmissão para observar a formação dos nanofios. Minúsculas partículas de uma liga de ouro-alumínio foram primeiro aquecidas e derretidas dentro de uma câmara de vácuo, e então o gás silício foi introduzido na câmara. À medida que o cordão de ouro-alumínio derretido absorveu o silício, tornou-se "supersaturado" com silício, fazendo com que o silício precipite e forme fios. Cada arame em crescimento era coberto com uma gota líquida de ouro-alumínio, de modo que a estrutura lembrava um cogumelo.

Então, os pesquisadores reduziram a temperatura dentro da câmara o suficiente para fazer com que a tampa de ouro-alumínio se solidificasse, permitindo que o germânio seja depositado no silício com precisão e tornando possível criar uma heteroestrutura de silício e germânio.

O ciclo pode ser repetido, mudar os gases de germânio para silício conforme desejado para fazer tipos específicos de heteroestruturas, Disse Stach.

Ter uma heteroestrutura torna possível criar uma "porta" de germânio em cada transistor, que permite que os dispositivos sejam ligados e desligados.

Mais Informações: Formação de heterojunções axiais composicionalmente abruptas em nanofios de Si / Ge, C.-Y. Wen, et al., Ciência .

Fornecido pela Purdue University (notícias:web)