p Por décadas, os transistores em nossos microchips tornaram-se menores, mais rápido e mais barato. Aproximadamente a cada dois anos, o número de transistores em chips comerciais dobrou - esse fenômeno ficou conhecido como "Lei de Moore". Mas já há vários anos, A lei de Moore não é mais válida. A miniaturização atingiu um limite natural, já que problemas completamente novos surgem quando uma escala de comprimento de apenas alguns nanômetros é abordada. p Agora, Contudo, o próximo grande passo de miniaturização logo se tornará possível - com os chamados "materiais bidimensionais (2-D)", que podem consistir em apenas uma única camada atômica. Com a ajuda de um novo isolante feito de fluoreto de cálcio, cientistas da TU Wien (Viena) criaram um transistor ultrafino, que tem excelentes propriedades elétricas e, em contraste com as tecnologias anteriores, pode ser miniaturizado para um tamanho extremamente pequeno. A nova tecnologia já foi apresentada na revista Nature Electronics .

p Semicondutores e isoladores ultrafinos

p A pesquisa sobre materiais semicondutores necessários para fabricar transistores tem visto um progresso significativo nos últimos anos. Hoje, semicondutores ultrafinos podem ser feitos de materiais 2-D, consistindo em apenas algumas camadas atômicas. "Mas isso não é suficiente para construir um transistor extremamente pequeno, "diz o professor Tibor Grasser do Instituto de Microeletrônica da TU Wien." Além do semicondutor ultrafino, também precisamos de um isolante ultrafino. "

p Isso se deve à estrutura de design fundamental de um transistor:a corrente pode fluir de um lado do transistor para o outro, mas apenas se uma tensão for aplicada no meio, criando um campo elétrico. O eletrodo que fornece este campo deve ser isolado eletricamente do próprio semicondutor. "Já houve experimentos de transistores com semicondutores ultrafinos, mas até agora eles foram acoplados com isoladores comuns, "diz Tibor Grasser." Não há muito benefício em reduzir a espessura do semicondutor quando ele ainda precisa ser combinado com uma camada espessa de material isolante. Não há como miniaturizar ainda mais esse transistor. Também, em escalas de comprimento muito pequenas, a superfície do isolador acabou por perturbar as propriedades eletrônicas do semicondutor. "

p Portanto, Yury Illarionov, um pós-doutorado na equipe de Tibor Grasser, tentou uma nova abordagem. Ele usou materiais 2-D ultrafinos não apenas para a parte semicondutora do transistor, mas também para a parte isolante. Ao selecionar materiais isolantes ultrafinos, como cristais iônicos, um transistor com um tamanho de apenas alguns nanômetros pode ser construído. As propriedades eletrônicas são melhoradas porque os cristais iônicos podem ter uma superfície perfeitamente regular, sem um único átomo projetando-se da superfície, o que poderia perturbar o campo elétrico. "Os materiais convencionais têm ligações covalentes na terceira dimensão - átomos que se acoplam aos materiais vizinhos acima e abaixo, "explica Tibor Grasser." Este não é o caso de materiais 2-D e cristais iônicos, e assim eles não interferem com as propriedades elétricas do semicondutor. "

p O protótipo é um campeão mundial

p Para produzir o novo transistor ultrafino, o fluoreto de cálcio foi selecionado como material isolante. A camada de fluoreto de cálcio foi produzida no Instituto Ioffe em São Petersburgo, onde o primeiro autor da publicação, Yury Illarionov, é originalmente de antes de se juntar à equipe em Viena. O próprio transistor foi então fabricado pela equipe do Prof. Thomas Müller no Instituto de Fotônica da TU Wien e analisado no Instituto de Microeletrônica.

p O primeiro protótipo já superou todas as expectativas:"Há anos, recebemos um grande número de transistores diferentes para investigar suas propriedades técnicas, mas nunca vimos nada como o nosso transistor com o isolador de fluoreto de cálcio, "diz Tibor Grasser." O protótipo com suas propriedades elétricas superiores ofusca todos os modelos anteriores. "

p Agora a equipe quer descobrir quais combinações de isoladores e semicondutores funcionam melhor. Pode levar mais alguns anos antes que a tecnologia possa ser usada para chips de computador disponíveis comercialmente, pois os processos de fabricação das camadas de material ainda precisam ser melhorados. "Em geral, Contudo, não há dúvida de que os transistores feitos de materiais 2-D são uma opção altamente interessante para o futuro, "diz Tibor Grasser." Do ponto de vista científico, está claro que os fluoretos que acabamos de testar são atualmente a melhor solução para o problema do isolador. Agora, apenas algumas questões técnicas ainda precisam ser respondidas. "

p Esse novo tipo de transistor menor e mais rápido deve permitir que a indústria de computadores dê o próximo grande passo. Por aqui, A lei de Moore do aumento exponencial do poder do computador poderá em breve voltar à vida.