p (Phys.org) —Os pesquisadores estão relatando marcos importantes no desenvolvimento de novos semicondutores para substituir potencialmente o silício em futuros chips de computador e para aplicações em eletrônica flexível. p As descobertas são detalhadas em três artigos técnicos, incluindo um enfocando a colaboração de pesquisadores da Purdue University, Intel Corp. e SEMATECH, um consórcio dedicado ao avanço da fabricação de chips. A equipe demonstrou a promessa potencial de um semicondutor extremamente fino - ou "bidimensional" chamado dissulfeto de molibdênio.

p Embora o dissulfeto de molibdênio tenha sido estudado por grupos de pesquisa em todo o mundo, um obstáculo chave para seu uso prático tem sido uma grande resistência elétrica entre os contatos de metal e as camadas atômicas simples do material. Esta "resistência de contato" limita o fluxo de corrente entre os contatos e o dissulfeto de molibdênio, dificultando o desempenho.

p "Este é um gargalo fundamental, "disse Peide" Peter "Sim, um professor de engenharia elétrica e da computação da Purdue.

p Agora, pesquisadores mostraram como superar esse obstáculo "dopando" o material com o composto químico 1, 2 dicloroetano (DCE), significando que camadas únicas de dissulfeto de molibdênio são impregnadas com o DCE. Este doping resulta em uma redução de 10 vezes da resistência de contato e uma redução de 100 vezes da resistividade de contato, outra medida de resistência.

p As descobertas são fundamentais para aprender como desenvolver alternativas ao silício que provavelmente serão necessárias após 2020, quando, é pensado, os transistores de silício atingirão seus limites tecnológicos, retardando o progresso.

p As descobertas serão apresentadas durante os Simpósios de Tecnologia e Circuitos VLSI de 2014, de 9 a 13 de junho em Honolulu. O artigo foi escrito por estudantes de doutorado de Purdue Lingming Yang, Yuchen Du, Han Liu e Heng Wu; Pesquisadores da SEMATECH Kausik Majumdar, Py Hung, Robert Tieckelmann e Chris Hobbs; Michael Hatzistergos, um pesquisador do College of Nanoscale Science and Engineering da State University of New York; Wilman Tsai da Intel; e Ye.

p A estrutura do dissulfeto de molibdênio é uma camada atômica única de molibdênio imprensada entre camadas atômicas únicas de sulfeto. Os pesquisadores foram capazes de dopar essas estruturas minúsculas com o DCE.

p "É inerentemente difícil dopar uma única camada atômica, "Ye disse." É muito mais difícil do que dopar silício em massa para dispositivos semicondutores convencionais. Acho que um fator importante é a colaboração entre a academia, Intel e SEMATECH, o que tornou esse tipo de pesquisa possível. "

p Os pesquisadores chamam a técnica de doping por camada molecular.

p Em um aspecto, o dissulfeto de molibdênio é semelhante ao grafeno, uma camada extremamente fina de carbono, que é promissor para aplicações em eletrônica e computadores. Como o grafeno, o material se forma em camadas de um átomo de espessura que podem ser removidas. Ao contrário do grafeno, Contudo, o material é um semicondutor, potencialmente tornando-o prático para dispositivos eletrônicos. É particularmente promissor para magro, dispositivos eletrônicos flexíveis e transparentes para displays, touch pads e outros aplicativos.

p O artigo de dissulfeto de molibdênio é um dos três artigos a serem apresentados pelo grupo de pesquisa de Ye durante a conferência VLSI.

p Um dos outros artigos detalha descobertas mostrando os primeiros dispositivos de alto desempenho feitos com um material chamado arsenieto de gálio, promissor para a era pós-silício para futuros computadores e eletrônicos de consumo. Esses semicondutores são chamados de materiais III-V porque combinam elementos do terceiro e do quinto grupos da tabela periódica.

p Os resultados mostram que o arsenieto de gálio é compatível com o processo de fabricação de semicondutor de óxido metálico complementar (CMOS) usado para construir circuitos integrados.

p "A pesquisa sobre MOS de arseneto de gálio vem acontecendo há cerca de 50 anos, e aqui demonstramos pela primeira vez que é viável no nível do circuito CMOS, "Ye disse.

p No terceiro artigo, pesquisadores mostram como usar um semicondutor chamado germânio para produzir dois tipos de transistores necessários para dispositivos eletrônicos. O material foi anteriormente limitado a transistores "tipo P". As novas descobertas mostram como usar o material também para fazer "transistores do tipo N" com contatos significativamente melhorados, "Ye disse. Como os dois tipos de transistores são necessários para os circuitos CMOS, os achados apontam para possíveis aplicações do germânio em computadores e eletrônicos.

p Partes da pesquisa, baseado no Centro de Nanotecnologia Birck em Purdue's Discovery Park, são financiados pela National Science Foundation, the Semiconductor Research Corp. e SEMATECH.