Eletrônica

Grafeno e molibdenita caminham rumo à indústria da eletrônica ultrafina

Grafeno e molibdenita caminham rumo à indústria da eletrônica ultrafina
O grafeno foi criado diretamente em pastilhas de silício de 10 centímetros de diâmetro. [Imagem: J.Kim/Korea University, Korea]

Grafeno no chip

A molibdenita tem estado à frente do grafeno rumo às aplicações industriais, embora os dois materiais apresentem propriedades tão interessantes que possa ser melhor uni-los em um material híbrido em aplicações como células solares e LEDs.

Nesta semana, duas equipes mostraram avanços importantes rumo à aplicação industrial do grafeno e da molibdenita na fabricação de componentes eletrônicos mais eficientes do que os componentes de silício.

Janghyuk Kim e seus colegas da Universidade da Coreia do Sul desenvolveram uma técnica compatível com a indústria microeletrônica para sintetizar o grafeno em pastilhas de silício com dimensões usadas industrialmente.

Embora já existam técnicas para criar folhas de grafeno sobre silício e óxido de silício, essas técnicas não são compatíveis com as tecnologias industriais, o que tem impedido o uso prático do grafeno para a fabricação de transistores, LEDs e células solares.

Kim criou multicamadas de grafeno em uma pastilha de silício de quatro polegadas (10 centímetros) de diâmetro usando uma técnica de implantação iônica, na qual os íons de carbono são acelerados por um campo elétrico para atingir a pastilha de silício, sintetizando diretamente o grafeno no silício.

Molibdenita industrial

Grafeno e molibdenita caminham rumo à indústria da eletrônica ultrafina
Os cristais são transformados pelo feixe de átomos para formar as junções básicas dos transistores. [Imagem: ORNL]

Masoud Mahjouri-Samani e seus colegas do Laboratório Nacional Oak Ridge, nos Estados Unidos, por sua vez, trabalham com a molibdenita.

Eles usaram a técnica de litografia por feixes de elétrons, um padrão da indústria, para transformar uma camada monoatômica de um cristal em outro, criando os componentes semicondutores sobre as pastilhas de silício.

Primeiro eles cultivaram uma camada monoatômica de disseleneto de molibdênio (MoSe2) sobre um substrato e usaram a litografia tradicional para depositar sobre ela uma camada protetora de óxido de silício.

A seguir, eles bombardearam o cristal com um feixe de átomos de enxofre seguindo os padrões espaciais para os componentes que desejavam fabricar. Os átomos de enxofre substituíram os átomos de selênio nos cristais, formando o dissulfeto de molibdênio, já na estrutura das junções necessárias à construção dos transistores.

"O desenvolvimento de um processo escalável e fácil de implementar para litografar heterojunções semicondutoras dentro de cristais bidimensionais resolve uma necessidade crítica para a construção de componentes que viabilizem a próxima geração de equipamentos ultrafinos para aplicações que vão dos eletrônicos de consumo à energia solar," disse o professor David Geohegan, membro da equipe.

Bibliografia:

Wafer-scale synthesis of multi-layer graphene by high-temperature carbon ion implantation
Janghyuk Kim, Geonyeop Lee, Jihyun Kim
Applied Physics Letters
Vol.: 107, 033104
DOI: 10.1063/1.4926605

Patterned arrays of lateral heterojunctions within monolayer two-dimensional semiconductors
Masoud Mahjouri-Samani, Ming-Wei Lin, Kai Wang, Andrew R. Lupini, Jaekwang Lee, Leonardo Basile, Abdelaziz Boulesbaa, Christopher M. Rouleau, Alexander A. Puretzky, Ilia N. Ivanov, Kai Xiao, Mina Yoon, David B. Geohegan
Nature Communications
Vol.: 6, Article number: 7749
DOI: 10.1038/ncomms8749




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