p Os pesquisadores que examinaram o fluxo de eletricidade através dos semicondutores descobriram outra razão pela qual esses materiais parecem perder sua capacidade de carregar uma carga à medida que se tornam mais densamente "dopados". Seus resultados, o que pode ajudar os engenheiros a projetar semicondutores mais rápidos no futuro, são publicados online no jornal ACS Nano . p Semicondutores são encontrados em quase todas as peças da eletrônica moderna, de computadores a televisores e telefones celulares. Eles caem em algum lugar entre os metais, que conduzem eletricidade muito bem, e isoladores como vidro que não conduzem eletricidade de forma alguma. Essa propriedade de condução moderada é o que permite que os semicondutores atuem como interruptores e transistores na eletrônica.

p O material mais comum para semicondutores é o silício, que é extraído da terra e depois refinado e purificado. Mas o silício puro não conduz eletricidade, assim, o material é propositalmente e precisamente adulterado pela adição de outras substâncias conhecidas como dopantes. Os íons de boro e fósforo são dopantes comuns adicionados a semicondutores à base de silício que permitem que conduzam eletricidade.

p Mas a quantidade de dopante adicionada a um semicondutor é importante - muito pouco dopante e o semicondutor não será capaz de conduzir eletricidade. Muito dopante e o semicondutor se torna mais como um isolante não condutor.

p “Há um ponto ideal quando se trata de doping onde a quantidade certa permite a condução eficiente de eletricidade, mas depois de um certo ponto, adicionar mais dopantes retarda o fluxo, "diz Preston Snee, professor associado de química da Universidade de Illinois em Chicago e autor correspondente no artigo.

p "Por muito tempo, os cientistas pensaram que a razão pela qual a condução eficiente de eletricidade diminuía com a adição de mais dopantes era porque esses dopantes faziam com que os elétrons fluentes fossem desviados, mas descobrimos que também há outra maneira de muitos dopantes impedirem o fluxo de eletricidade. "

p Espirro, Asra Hassan, estudante de química da UIC, e seus colegas queriam ver mais de perto o que acontece quando a eletricidade flui através de um semicondutor.

p Usando o Laboratório Nacional de Argonne, fonte avançada de fótons, eles foram capazes de capturar imagens de raios-X do que acontece no nível atômico dentro de um semicondutor. Eles usaram minúsculos chips de sulfeto de cádmio como sua "base" semicondutora e os doparam com íons de cobre. Em vez de conectar os minúsculos chips para eletricidade, eles geraram um fluxo de elétrons através dos semicondutores, disparando-os com um poderoso feixe de laser azul. Ao mesmo tempo, eles tiraram fotos de raios-X de alta energia dos semicondutores a milionésimos de microssegundo de distância - o que mostrou o que estava acontecendo no nível atômico em tempo real enquanto os elétrons fluíam através dos semicondutores dopados.

p Eles descobriram que quando os elétrons estavam fluindo, os íons de cobre transitoriamente formaram ligações com a base semicondutora de sulfato de cádmio, o que é prejudicial à condução.

p "Isso nunca foi visto antes, "disse Hassan." Os elétrons ainda estão ricocheteando nos dopantes, que já sabíamos, mas agora sabemos desse outro processo que contribui para impedir o fluxo de eletricidade em semicondutores superdopados. "

p A ligação dos íons dopantes ao material de base do semicondutor "faz com que a corrente fique presa nos dopantes, que não queremos em nossos eletrônicos, especialmente se quisermos que sejam rápidos e eficientes, "ela disse." No entanto, agora que sabemos que isso está acontecendo dentro do material, podemos projetar sistemas mais inteligentes que minimizam esse efeito, que chamamos de 'modulação portadora de carga de ligação dopante'. "