(Phys.org) - Os pesquisadores estão desenvolvendo um novo tipo de tecnologia de semicondutor para computadores e eletrônicos do futuro, com base em "nanocristais bidimensionais" em camadas em folhas com menos de um nanômetro de espessura que poderiam substituir os transistores de hoje.

A estrutura em camadas é feita de um material chamado dissulfeto de molibdênio, que pertence a uma nova classe de semicondutores - dialogenetos metálicos - emergindo como candidatos potenciais para substituir a tecnologia de hoje, semicondutores de óxido de metal complementar, ou CMOS.

Novas tecnologias serão necessárias para permitir que a indústria de semicondutores continue os avanços no desempenho do computador impulsionados pela capacidade de criar transistores cada vez menores. Está se tornando cada vez mais difícil, Contudo, continuar encolhendo dispositivos eletrônicos feitos de semicondutores convencionais à base de silício.

"Vamos atingir os limites fundamentais da tecnologia CMOS baseada em silício muito em breve, e isso significa que novos materiais devem ser encontrados para continuar a escalar, "disse Saptarshi Das, que completou um doutorado, trabalhando com Joerg Appenzeller, professor de engenharia elétrica e da computação e diretor científico de nanoeletrônica no Centro de Nanotecnologia Birck de Purdue. "Não acho que o silício possa ser substituído por um único material, mas provavelmente diferentes materiais coexistirão em uma tecnologia híbrida. "

Os nanocristais são chamados de bidimensionais porque os materiais podem existir na forma de folhas extremamente finas com espessura de 0,7 nanômetros, ou aproximadamente a largura de três ou quatro átomos. Os resultados mostram que o material tem melhor desempenho quando formado em folhas de cerca de 15 camadas com uma espessura total de 8-12 nanômetros. Os pesquisadores também desenvolveram um modelo para explicar essas observações experimentais.

As descobertas estão aparecendo este mês como matéria de capa no jornal Cartas de pesquisa rápida . O artigo foi coautor de Das e Appenzeller, que também é coautor de um artigo a ser apresentado durante a Conferência anual de Pesquisa de Dispositivos na Universidade de Notre Dame de 23 a 26 de junho.

"Nosso modelo é genérico e, Portanto, acredita-se que seja aplicável a qualquer sistema bidimensional em camadas, "Das disse.

O dissulfeto de molibdênio é promissor em parte porque possui um bandgap, um traço que é necessário para ligar e desligar, o que é crítico para os transistores digitais armazenarem informações em código binário.

Analisar o material ou integrá-lo em um circuito requer um contato de metal. Contudo, um fator que limita a capacidade de medir as propriedades elétricas de um semicondutor é a resistência elétrica do contato. Os pesquisadores eliminaram essa resistência de contato usando um metal chamado escândio, permitindo-lhes determinar as verdadeiras propriedades eletrônicas do dispositivo em camadas. Seus resultados foram publicados na edição de janeiro da revista. Nano Letras com os alunos de doutorado Hong-Yan Chen e Ashish Verma Penumatcha como os outros co-autores.

Os transistores contêm componentes críticos chamados portas, que permitem aos dispositivos ligar e desligar e direcionar o fluxo de corrente elétrica. Nos chips de hoje, o comprimento dessas portas é de cerca de 14 nanômetros, ou bilionésimos de um metro.

A indústria de semicondutores planeja reduzir o comprimento do portão para 6 nanômetros até 2020. No entanto, outras reduções de tamanho e aumentos na velocidade provavelmente não são possíveis usando silício, significando que novos designs e materiais serão necessários para continuar o progresso.