Eletrônica

Siliceno: transístor de silício com um átomo de espessura

Siliceno: transístor de silício com um átomo de espessura
O processo de fabricação é complicado, mas demonstrou o funcionamento do transístor de siliceno. [Imagem: Li Tao et al. - 10.1038/nnano.2014.325]

Silício monoatômico

Acaba de ser criado o primeiro transístor de siliceno, a forma mais fina possível de silício.

Formado por uma única camada atômica de átomos de silício, o siliceno, uma espécie de "grafeno de silício", traz consigo a promessa de uma nova onda de miniaturização e equipamentos eletrônicos mais rápidos e com menor consumo de energia.

Contudo, apesar de suas excepcionais propriedades elétricas e eletrônicas, trabalhar com o siliceno é muito difícil porque, ao contrário do grafeno, que é plano, a camada monoatômica de silício tem "relevo", com os átomos de silício permanecendo sob tensão. Isto explica porque pouco progresso foi feito na área desde que o siliceno foi isolado em 2012.

Agora, Li Tao e seus colegas da Universidade do Texas em Austin, nos Estados Unidos, desenvolveram uma técnica que permite aprisionar o siliceno entre duas outras camadas, e então utilizá-lo para fabricar transistores, os elementos fundamentais dos chips.

Transístor de siliceno

A ideia é manter o siliceno o menos exposto possível ao ar, para que ele permaneça estável. O processo começa com a sintetização da camada monoatômica sobre uma camada de prata no interior de uma câmara de vácuo. Sobre o siliceno é a seguir aplicada uma camada de óxido de alumínio, mantendo o material protegido, permitindo que o sanduíche resultante possa ser retirado da câmara de vácuo.

Siliceno: transístor de silício com um átomo de espessura
No siliceno os átomos de silício não ficam alinhados verticalmente, o que gera uma tensão no material assim que ele é depositado sobre outro. [Imagem: Nature Nanotechnology - 10.1038/nnano.2015.10]

Para tornar o siliceno funcional, o sanduíche é posto de forma invertida - com a camada de prata para cima - sobre uma base de óxido de silício, de forma a poder interligá-lo com outros componentes.

Tao então pacientemente "pescou" pequenos filamentos de prata que trazem consigo uma parte do siliceno, criando os eletrodos que permitem a interligação com a camada de silício monoatômico.

Isto feito, foi uma questão de testar o transístor monoatômico, que apresentou as esperadas "qualidades excepcionais", embora ainda compatíveis com um protótipo, por assim dizer, "feito à mão", sem qualquer otimização.

Materiais monoatômicos

Assim como os demais membros da família "eno" - grafeno, fosforeno, estaneno e germaneno - o siliceno tem agora pela frente o desafio de se mostrar estável e economicamente viável.

Por enquanto, na dianteira está outra camada monoatômica que não leva "eno" no nome, a molibdenita, que recentemente se tornou o semicondutor mais fino possível.

Bibliografia:

Silicene field-effect transistors operating at room temperature
Li Tao, Eugenio Cinquanta, Daniele Chiappe, Carlo Grazianetti, Marco Fanciulli, Madan Dubey, Alessandro Molle, Deji Akinwande
Nature Nanotechnology
Vol.: Published online
DOI: 10.1038/nnano.2014.325




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