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Eletrônica

Brasileiros obtêm destaque internacional em semicondutores magnéticos

Com informações da Agência Fapesp - 20/09/2012

Brasileiros obtêm destaque internacional em semicondutores magnéticos
Os semicondutores magnéticos prometem a unificação do armazenamento, algo feito hoje nas memórias, e dos cálculos, o trabalho típico dos microprocessadores.[Imagem: UCL/London Centre for Nanotechnology]

Semicondutores magnéticos

Um grupo de cientistas do Instituto de Tecnologia da Aeronáutica (ITA) conquistou destaque internacional por obter avanços científicos na área de materiais semicondutores magnéticos, que poderão integrar os processadores e as memórias de computadores no futuro.

Os semicondutores magnéticos prometem a unificação do armazenamento, algo feito hoje nas memórias, e dos cálculos, o trabalho típico dos microprocessadores.

O professor Ronaldo Rodrigues Pelá, foi premiado durante a Conferência Internacional de Física de Semicondutores, em Zurique, na Suíça, pelo desenvolvimento um método inovador para a simulação precisa e eficiente de materiais semicondutores magnéticos.

Mas ele já havia recebido outros prêmios mesmo antes de se tornar professor:

Além de Pelá, o artigo teve participação de mais dois professores do Departamento de Física do ITA: Lara Kühl Teles e Marcelo Marques.

Semicondutores e nanotecnologia

O Grupo de Materiais Semicondutores e Nanotecnologia (GMSN) do ITA, do qual os pesquisadores fazem parte, desenvolve cálculos de primeiros princípios em materiais semicondutores, ligas semicondutoras, poços quânticos, pontos quânticos, fios quânticos, nanofios, interfaces, impurezas, grafeno e semicondutores magnéticos.

Com foco em semicondutores e nanotecnologia, o grupo, segundo Lara, tem uma forte atuação na pesquisa sobre os materiais semicondutores compostos e simples, mas também sobre as ligas formadas a partir desses materiais.

"Fazemos simulações teóricas desses materiais para obter determinadas propriedades eletrônicas, estruturais, termodinâmicas e, eventualmente, magnéticas, já que existe uma classe de semicondutores magnéticos", disse Lara.

Além de fazer as simulações de materiais, procurar prever suas propriedades e explicar observações experimentais, o grupo também tem uma linha de desenvolvimento de metodologias para a obtenção de propriedades especiais - como as propriedades relacionadas a estados excitados, por exemplo. "Essa é uma linha de pesquisa muito importante que foi incluída recentemente", afirmou Lara.

Gaps de semicondutores

Em 2008, o grupo desenvolveu uma nova metodologia para obter os chamados "gaps de semicondutores" - que são consideradas umas das principais propriedades desses materiais.

Segundo Lara, as metodologias para obtenção dos gaps têm alto custo - pois é necessário realizar os cálculos em clusters de computadores extremamente sofisticados - ou envolvem muitos parâmetros empíricos.

"Com uma metodologia que tem baixo custo computacional e operacional, desprovida de parâmetros empíricos, conseguimos um gap que é compatível com o valor experimental. Isso é um grande avanço e esperamos que dentro de alguns anos venhamos a ter um grande reconhecimento por esse trabalho", disse Lara.

O desenvolvimento dessa metodologia, segundo Lara, foi uma das linhas de pesquisa mais importante desenvolvidas pelo GMSN ultimamente. O trabalho premiado de Pelá, segundo ela, é uma aplicação da mesma metodologia para materiais semicondutores magnéticos.

Spintrônica

Outra linha de pesquisa importante, na avaliação de Lara, é a que estuda propriedades físicas de interface de semicondutores, heteroestruturas de semicondutores e nanocompostos - como o grafeno -, fios quânticos e pontos quânticos. "Essa é uma linha ligada à nanotecnologia, isto é, materiais de baixa dimensionalidade.

O grupo tem ainda uma terceira linha de pesquisa ligada a spintrônica - uma tecnologia emergente que explora a propensão quântica ao movimento de rotação característico dos elétrons (spin significa "girar" em inglês), fazendo uso do estado de suas cargas.

"Os materiais semicondutores magnéticos entram na linha de spintrônica. Nessa linha fazemos simulações de dispositivos e estudamos as propriedades desses materiais", explicou Lara.

Bibliografia:

Digital magnetic heterostructures based on GaN using GGA-1/2 approach
J. P. T. Santos, M. Marques, L. G. Ferreira, R. R. Pelá, L. K. Teles
Applied Physics Letters
Vol.: 101, 112403
DOI: 10.1063/1.4751285

GaMnAs: Position of Mn-d levels and majority spin band gap predicted from GGA-1/2 calculations
R. R. Pelá, M. Marques, L. G. Ferreira, J. Furthmüller, L. K. Teles
Applied Physics Letters
Vol.: 100, 202408
DOI: 10.1063/1.4718602

Accurate band gaps of AlGaN, InGaN, and AlInN alloys calculations based on LDA-1/2 approach
R. R. Pelá, C. Caetano, M. Marques, L. G. Ferreira, J. Furthmüller, L. K. Teles
Applied Physics Letters
Vol.: 98, 151907
DOI: 10.1063/1.3576570
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