p Um grupo de pesquisa liderado por Naoki Fukata, Centro Internacional de Nanoarquitetura de Materiais, Instituto Nacional de Ciência de Materiais (NIMS), e um grupo de pesquisa do Instituto de Tecnologia da Geórgia desenvolveu em conjunto um nanofio de camada dupla, consistindo em um núcleo de germânio (Ge) e uma casca de silício (Si), que é um material promissor para canais de transistores de alta velocidade. Além disso, os grupos verificaram que a camada de Si, que foi dopado com impurezas, e a camada Ge, que transporta transportadoras, não foram misturados, e que os portadores foram gerados na camada Ge. Esses resultados sugerem que o novo nanofio pode efetivamente suprimir a dispersão de impurezas, que era um problema com os nanofios convencionais, assim, dando um grande passo em direção à realização de um transistor de alta velocidade de próxima geração. p Com relação ao desenvolvimento de transistores de efeito de campo semicondutores de óxido metálico bidimensional (MOSFETs), que agora são amplamente usados, foi apontado que os esforços para miniaturizar o MOSFET usando a tecnologia convencional haviam chegado ao limite. Para lidar com este problema, o desenvolvimento de um transistor vertical tridimensional, em vez de um transistor bidimensional, foi proposto como uma nova abordagem para realizar alta integração (Figura 1). O uso de nanofios semicondutores como canais - a parte mais vital do transistor 3-D - foi sugerido. Contudo, havia um problema com este método:em nanofios com diâmetro inferior a 20 nm, impurezas dopadas nos nanofios para gerar portadores causaram a dispersão dos portadores, o que, por sua vez, diminuiu sua mobilidade.

p Ao desenvolver nanofios consistindo de um núcleo Ge e uma camada de Si, os grupos de pesquisa conseguiram criar canais de alta mobilidade capazes de separar regiões dopadas com impurezas das regiões de transporte de transportadora, suprimindo assim a dispersão de impurezas. Os grupos também verificaram com sucesso o desempenho dos canais. Os portadores são gerados na camada de Si dos nanofios, espalhar no núcleo Ge, e mova no núcleo. Como a mobilidade da portadora é maior na camada Ge do que na camada Si, esta estrutura de nanofio aumenta a mobilidade do portador. Além disso, esta estrutura também suprime o efeito de espalhamento de superfície, que ocorre comumente em nanofios convencionais. Além disso, os grupos verificaram que a concentração de portadores pode ser controlada pela quantidade de dopagem.

p Porque a criação da estrutura do núcleo-casca requer apenas matérias-primas simples - silício e germânio, é viável fabricar os nanotubos com baixo custo. Em estudos futuros, planejamos realmente construir dispositivos que empregam a estrutura de núcleo-casca, e avaliar seu potencial como dispositivos de alta velocidade avaliando suas características e desempenho.

p Este estudo foi conduzido como parte do projeto de pesquisa intitulado "Controle de transporte de portadores por dopagem controlada de posição de nanofios de heterojunção núcleo-casca" (Naoki Fukata, investigador principal) financiado pelo programa da Sociedade Japonesa para a Promoção de Subsídios para Pesquisa Científica (A), e o 3º projeto do Programa de Meio-Termo do NIMS em nanotecnologia química. O estudo foi publicado na versão online do ACS NANO em 11 de novembro, 2015