Eletrônica

Titanato de estrôncio poderá substituir dióxido de silício

Titanato de estrôncio poderá substituir dióxido de silício

Quanto menores os transistores, mais rapidamente eles podem operar. Como resultado, processadores também mais e mais rápidos podem ser construídos. A função de um transistor exige a presença de uma finíssima camada isolante, chamada "gate oxide" (óxido de porta), que separa o coletor e o emissor. No processo de crescente miniaturização, dentro de poucos anos, a espessura dessa camada atingirá apenas alguns nanômetros.

O problema é que, a se continuar utilizando o dióxido de silício como "gate oxide", a continuidade da miniaturização dos transistores - e, portanto, a fabricação de chips ainda mais rápidos - não será mais possível dentro de apenas alguns anos. O gargalo está em que, se o dióxido de silício alcançar uma espessura de apenas algumas camadas de átomos, ele perde sua propriedade isolante. Desta forma, ocorre uma espécie de curto-circuito no interior do transistor.

Cientistas ao redor de todo o mundo têm posto seus cérebros para funcionar por anos a fio em cima do problema de prover miniaturizações adicional dos transistores. Embora a solução pareça simples, sua realização não é nada menos do que formidável: um novo material deverá ser descoberto.

O material necessário para cumprir essa função deverá permitir a aplicação de uma camada que seja mais fina do que a que é possível com o dióxido de silício e ainda assim funcione como isolante, mas que, em todos os demais casos, comporte-se como se fosse uma camada ultra-fina de dióxido de silício.

O titanato de estrôncio até aqui provou ser o mais promissor candidato para essa finalidade. Entretanto, somente a "receita" é previamente conhecida, mas não o efeito combinado dos ingredientes quando misturados. Esse hiato de conhecimento era uma barreira para um desenvolvimento que pudesse atingir o objetivo proposto, que é a criação de transitores menores e mais eficientes.

Agora, uma equipe de pesquisadores das Universidades Technische de Clausthal e Viena (Áustria), conseguiram pela primeira vez determinar precisamente esses efeitos combinados. Por meio de simulações de computador, eles puderam explicar o processo de formação da camada de óxido e, desta forma, estabelecer como suas propriedades elétricas podem ser controladas.

Os resultados foram alcançados por Clemens J. Först, Karlheinz Schwarz - ambos da TU Vienna -, juntamente com Christopher R. Ashman e Peter E. Blöchl - da TU Clausthal, e os resultados estão publicados na edição de Janeiro da revista Nature (Nature 427, 53 (2004). No artigo "The interface between silicon and a high -k oxide", eles explicam como o titanato de estrôncio pode, átomo por átomo, ser aplicado a uma camada de silício.

As superfícies dos sólidos apresentam uma característica atômica e um padrão eletrônico que são ditados pelo arranjo de seus átomos. O padrão de cargas elétrica da camada de óxido, que pode ser comparada com o padrão de encaixe de blocos Lego, combina o padrão da superfície saturada do silício com o estrôncio.

Segundo os pesquisadores, as conclusões quanto às propriedades elétricas também são promissoras. O óxido age como uma barreira para os elétrons, podendo desta forma ser comparado com uma represa retendo a água: quanto mais alta a barreira, melhores serão suas propriedades isolantes.

Pela primeira vez, os cientistas demonstraram que a altura da barreira pode ser aumentada por processos químicos na área de contato. As propriedades do "gate oxide" pode ser então adaptadas para satisfazer exigências técnicas específicas.





Outras notícias sobre:

Mais Temas