p (PhysOrg.com) - Os fabricantes de microchip há muito enfrentam desafios para miniaturizar transistores, os principais componentes ativos em quase todos os dispositivos eletrônicos modernos, que são usados ​​para amplificar ou comutar sinais eletrônicos. p Agora, pesquisadores da Escola de Engenharia e Ciências Aplicadas da UCLA Henry Samueli, A Purdue University e a IBM desenvolveram com sucesso nanofios semicondutores de silício-germânio para uso potencial em transistores de próxima geração.

p Esses nanofios - que medem de algumas dezenas a algumas centenas de nanômetros de diâmetro e até vários milímetros de comprimento - poderiam ajudar a acelerar o desenvolvimento de pequenas, eletrônicos mais rápidos e poderosos, de acordo com o co-autor do estudo Suneel Kodambaka, um professor de ciência e engenharia de materiais da UCLA.

p A pesquisa da equipe aparece na edição de 27 de novembro da revista. Ciência .

p "Estamos entusiasmados por dois motivos, "disse Frances Ross, gerente do departamento de Análise de Materiais em Nanoescala da IBM e autor correspondente do estudo. "Uma é que ampliamos nosso conhecimento da física fundamental do processo pelo qual os nanofios crescem. A outra é a perspectiva melhorada de usar nanofios em dispositivos eletrônicos de alto desempenho."

p "Os nanofios são tão pequenos que você pode colocá-los em praticamente qualquer coisa, "Kodambaka disse." Por causa de seu tamanho pequeno, eles são capazes de ter propriedades distintas, em comparação com suas contrapartes em massa. "

p A equipe mostrou que poderia criar nanofios com camadas de diferentes materiais, especificamente silício e germânio, que não apresentavam defeitos e eram atomicamente nítidos na junção - requisitos essenciais para fazer transistores eficientes a partir de estruturas minúsculas. O "mais nítido" o
interface entre as camadas de material - neste caso, apenas um átomo, ou perto de um átomo, espessura - melhores serão as propriedades eletrônicas.

p "Achamos que este estudo é significativo porque fornece uma solução para o problema do crescimento de interfaces nítidas em nanofios, abordando assim uma limitação importante no crescimento de nanofios, "Ross disse.

p De acordo com Kodambaka, nanoestruturas de silício-germânio também têm aplicações termoelétricas, em que o calor é convertido em eletricidade.

p "O Laboratório de Propulsão a Jato usa grandes pedaços de silício-germânio para alimentar seus satélites, e agora há muito interesse em usar uma tecnologia semelhante em automóveis. Esses nanofios têm grande potencial em qualquer área que envolva a eletrônica, "Kodambaka disse.

p Para fazer crescer os nanofios de silício-germânio, minúsculas partículas de uma liga de ouro-alumínio são primeiro aquecidas a temperaturas acima de 370 graus Celsius e derretidas dentro de uma câmara de vácuo. Um gás contendo silício é então introduzido na câmara, fazendo com que o silício se precipite e forme fios sob as gotículas. Um gás contendo germânio é usado para formar os fios de germânio.

p "Pense nisso como gelo crescendo a partir do vapor de água ou a formação de cristais de gelo durante uma tempestade de neve. Você pode obter florestas de fios de gelo nas condições certas em vez de flocos de neve ou películas planas de granizo, "Kodambaka disse." Mas em vez de vapor d'água, introduzimos o vapor de silício para obter o fio de silício. "

p “O desafio era criar uma interface realmente nítida entre o silício e o germânio em cada fio, "Kodambaka disse." Então, resfriamos as gotículas de líquido até que se solidificassem. Isso nos permitiu eliminar o excesso de silício na liga. Então, segmentos de fio de germânio podem ser cultivados no silício com a introdução de vapor de germânio, e interfaces nítidas formadas. "

p A próxima etapa da equipe é cultivar as mesmas estruturas em áreas maiores em um reator de crescimento convencional, em vez de em uma pequena área sob o microscópio.

p "Isso permitirá que meus colegas da IBM processem os fios em dispositivos e meçam suas propriedades eletrônicas, "Ross disse." Claro, esperamos que as propriedades sejam melhoradas, em comparação com nanofios convencionais; e se isso funcionar, vamos olhar para novos dispositivos e experimentar diferentes ligas de metal para determinar qual é a melhor para fazer dispositivos. "

p Fonte:Universidade da Califórnia - Los Angeles