p Esticar uma camada de silício pode criar tensão mecânica interna que pode melhorar consideravelmente suas propriedades eletrônicas. Com silicone tenso, um pode, por exemplo, construir microprocessadores mais rápidos e com menor consumo de energia. p Pesquisadores do Instituto Paul Scherrer e do ETH Zurich desenvolveram um método que lhes permite produzir fios altamente tensionados com 30 nanômetros de espessura em uma camada de silício. Essa deformação é a mais alta já observada em um material que pode servir de base para componentes eletrônicos. O objetivo é produzir transistores de alto desempenho e baixa potência para microprocessadores baseados em tais fios. Como ponto de partida, o método usa um substrato com uma camada de silício que já está sob baixa tensão. Ao atacar seletivamente o material circundante, um fio fino é produzido na camada de silício que fica pendurada como uma pequena ponte sobre um desfiladeiro, com a tensão mais alta concentrada em seu ponto mais estreito. Os pesquisadores relatam seus resultados na última edição do jornal online Nature Communications .

p Existem possibilidades limitadas para aumentar a eficiência dos microprocessadores baseados na tecnologia de silício, diminuindo o tamanho dos elementos de construção individuais. Mas existem outras maneiras promissoras, que são até certo ponto já usados ​​pela indústria, como alongamento ou compressão de silício, criando assim uma tensão mecânica que ajuda a melhorar as propriedades eletrônicas do material. Por exemplo, a tensão na direção correta aumenta significativamente a mobilidade dos elétrons, o que torna os transistores muito mais rápidos na troca de elementos. "Na verdade, não há mágica por trás do aumento da tensão em um fio - você só precisa puxar com força em ambas as extremidades", explica Hans Sigg, do Laboratório de Micro e Nanotecnologia do Instituto Paul Scherrer. "O desafio é implementar tal fio em um estado estressado em um componente eletrônico."

p Ponte de silício de 30 nm de largura

p Pesquisadores do Instituto Paul Scherrer desenvolveram agora um método para criar fios de silício fortemente conectados ao material circundante e sob uma tensão duas vezes maior do que a usada em componentes contemporâneos. Como material inicial, eles usaram um substrato produzido industrialmente com uma camada de silício levemente estressada fixada em uma camada de óxido de silício enterrada. “Foi importante para nós mostrar que nosso método é compatível com os métodos de fabricação e materiais da indústria”, diz Hans Sigg. "Você pode imaginar o material sendo puxado em todas as direções antes de ser anexado à subcamada de óxido", explica Renato Minamisawa, do Instituto Paul Scherrer, que conduziu os experimentos junto com Martin Süess da ETH Zürich. "O substrato então mantém a camada no lugar para que ela não possa mais se contrair."

p No processo, partes inteligentemente escolhidas da camada de silício e da subcamada de óxido são removidas pelos respectivos gravadores, para criar um fio fino a partir da camada de silício - 30 nanômetros de largura e 15 nanômetros de espessura - que é anexado ao resto do material apenas em suas extremidades. O método é exemplar para as possibilidades da nanotecnologia moderna. Desta maneira, milhares de tais fios podem ser produzidos com precisão em um estado estressado bem definido. Portanto, o método é muito confiável. "E é ainda escalonável, o que significa que os fios podem ser fabricados tão pequenos quanto você quiser ", Sigg aponta.

p Transistores mais rápidos através de altas tensões

p "Uma vez que toda a força que era distribuída por uma área maior antes do ataque agora tem que se concentrar no fio, uma alta tensão é criada dentro dele ", diz Minamisawa, "a tensão mais forte já gerada no silício; provavelmente até a mais forte obtida antes que o material se quebre." Espectroscopia Raman e simulação de computador foram conduzidas no Laboratório de Nanometalurgia sob Ralph Spolenak na ETH, a fim de medir a distribuição de tensões em detalhes. No futuro, tais fios também serão estudados na Swiss Light Source (SLS) no Paul Scherrer Institute. O objetivo de tais experimentos será especialmente determinar o quanto as propriedades eletrônicas do material mudaram.

p O objetivo final seria usar esses nanofios de silício como transistores rápidos dentro de microprocessadores. Para alcançar isto, os pesquisadores vão agora investigar, com parceiros, como incorporar esses fios em uma estrutura de transistor. Para aquele propósito, os fios precisam ser "dopados", ou seja, fornecido com pequenas quantidades de átomos de outros elementos, "embrulhado" em um óxido fino e provido de contatos de metal. “Mas mesmo que não acabem em aplicações microeletrônicas, nossa pesquisa pode mostrar quais são os limites da eletrônica de silício, "explica Minamisawa.