p (PhysOrg.com) - Pesquisadores da University of Notre Dame e da Pennsylvania State University anunciaram avanços no desenvolvimento de transistores de efeito de campo de tunelamento (TFETs), uma tecnologia de semicondutor que tira proveito do comportamento peculiar dos elétrons no nível quântico. p Os transistores são os blocos de construção dos dispositivos eletrônicos que alimentam o mundo digital, e grande parte do crescimento do poder de computação nos últimos 40 anos foi possível devido ao aumento do número de transistores que podem ser compactados em chips de silício.

p Mas esse crescimento, se deixado para a tecnologia atual, pode em breve estar chegando ao fim.

p Muitos no campo de semicondutores pensam que a indústria está se aproximando rapidamente dos limites físicos da miniaturização de transistores. O principal problema dos transistores modernos é o vazamento de energia, levando à geração de calor excessivo de bilhões de transistores próximos.

p Os avanços recentes em Notre Dame e Penn State - que são parceiros do Midwest Institute for Nanoelectronics Discovery (MIND) - mostram que os TFETs estão no caminho certo para resolver esses problemas, oferecendo desempenho comparável aos transistores de hoje, mas com uma eficiência energética muito maior.

p Eles fazem isso aproveitando a capacidade dos elétrons de "tunelar" os sólidos, um efeito que pareceria mágico na escala humana, mas é um comportamento normal no nível quântico.

p "Um transistor hoje funciona como uma barragem com um portão móvel", diz Alan Seabaugh, professor de engenharia elétrica da Notre Dame e Frank M. Freimann Diretor do MIND. "A taxa em que a água flui, o actual, depende da altura do portão. "

p "Com transistores de túnel, temos um novo tipo de portão, um portão pelo qual a corrente pode fluir em vez de atravessar. Ajustamos a espessura da porta eletricamente para ligar e desligar a corrente. "

p "Dispositivos de tunelamento de elétrons têm uma longa história de comercialização, "acrescenta Seabaugh, "É muito provável que você tenha mantido mais de um bilhão desses dispositivos em uma unidade flash USB. O princípio do tunelamento mecânico quântico já é usado para dispositivos de armazenamento de dados."

p Embora os TFETs ainda não tenham a eficiência energética dos transistores de corrente, documentos lançados em dezembro de 2011 pela Penn State e março de 2012 por Notre Dame demonstram melhorias recordes na corrente de transmissão do transistor de túnel, e mais avanços são esperados no próximo ano.

p "Nossos desenvolvimentos são baseados em encontrar a combinação certa de materiais semicondutores com os quais construir esses dispositivos, "diz Suman Datta, professor de engenharia elétrica na Penn State University.

p "Se tivermos sucesso, o impacto será significativo em termos de circuitos integrados de baixa potência. Esses, por sua vez, levantam a possibilidade de circuitos autoalimentados que, em conjunto com dispositivos de captação de energia, poderia habilitar o monitoramento de saúde ativo, inteligência ambiente, e dispositivos médicos implantáveis. "

p Outro benefício dos transistores de tunelamento é que usá-los para substituir a tecnologia existente não exigiria uma mudança no atacado na indústria de semicondutores. Muito do projeto de circuito existente e da infraestrutura de fabricação permaneceria o mesmo.

p "Fortes pesquisas universitárias sobre novos dispositivos, como TFETs, são críticas para continuar o ritmo acelerado de desenvolvimento de tecnologia, "disse Jeff Welser, diretor da Nanoelectronics Research Initiative. "Grande parte da indústria reconhece que serão necessárias colaborações tanto com a academia quanto com agências governamentais para encontrar e desenvolver esses novos conceitos."

p Dois outros parceiros no centro MIND - Purdue University e The University of Texas em Dallas - fizeram contribuições significativas para o desenvolvimento de TFETs através do desenvolvimento de modelagem chave e ferramentas analíticas.