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Eletrônica

A luz no fim do túnel vem dos transistores de molibdenita

Redação do Site Inovação Tecnológica - 21/05/2013

A luz no fim do túnel vem dos transistores de molibdenita
Transístor de molibdenita emissor de luz - esquema (esquerda) e componente real (direita).
[Imagem: M. Steiner]

Transístor emissor de luz

Em um mundo cada vez mais dominado por "materiais-maravilha" e metamateriais, um mineral natural bem conhecido está deixando constrangindos os materiais artificiais de última geração.

Tudo começou quando a molibdenita superou o silício e o grafeno na eletrônica.

A molibdenita é um dissulfeto de molibdênio (MoS2), um mineral com características muito similares ao grafite, incluindo um efeito lubrificante muito forte - ela é usada também em ligas de aço.

Mas tudo mudou quando pesquisadores isolaram camadas bidimensionais do material, que apresentaram propriedades semicondutoras inusitadas.

Assim que foi construído, há pouco mais de um ano, o primeiro chip de molibdenita foi logo apontado como o sucessor do silício.

Agora, um transístor de molibdenita emitiu luz pela primeira vez, graças ao trabalho de uma equipe internacional que reúne pesquisadores de universidades alemães e britânicas, e da IBM.

Para se ter uma ideia da importância desse feito, o primeiro transístor emissor de luz de silício foi criado em 2004.

Isso sugere que é possível construir fontes de luz e outros componentes fotônicos usando semicondutores em camadas 2D para uso em optoeletrônica.

Estruturalmente, as camadas 2D de molibdenita lembram muito as monocamadas de grafeno.

Mas, ao contrário do grafeno, a molibdenita é um semicondutor de bandgap direta - a diferença entre a camada de condução e a camada de valência -, o que significa que ela é muito eficiente na conversão da energia elétrica em luz, e vice-versa.

Ou seja, parece ser uma questão de tempo até que comecem a surgir LEDs, células solares e fotodetectores de molibdenita.

A luz no fim do túnel vem dos transistores de molibdenita
A molibdenita saiu na frente, tornando-se um candidato promissor na corrida para uma era pós-silício.
[Imagem: Birck Nanotechnology Center/Purdue University]

Miniaturização extrema

Para não deixar dúvidas de que a molibdenita é promissora para aplicações na eletrônica tradicional, Saptarshi Das e Joerg Appenzelle, da Universidade Purdue, nos Estados Unidos, foram além.

Em um trabalho separado, a equipe usou monocamadas do material para construir transistores normais - não emissores de luz - com uma espessura de meros 0,7 nanômetro.

Isso significa que cada transístor tem apenas entre três e quatro átomos de espessura.

Apesar desse recorde, os testes mostraram que o melhor desempenho surge quando são empilhadas 15 camadas de molibdenita, elevando a espessura total para cerca de 10 nanômetros.

Mas empilhar camadas monoatômicas é bem diferente de desgastar blocos de silício para construir os transistores

"Nosso modelo é genérico e, assim, acreditamos que ele seja aplicável para qualquer material bidimensional em camadas," disse Das.

Usando a atual tecnologia do silício, a indústria espera chegar aos 6 nanômetros por volta de 2020. Entretanto, os especialistas afirmam que não é possível vislumbrar formas de ir além disso usando silício.

Ou seja, não há mais dúvidas de que a molibdenita saiu na frente, tornando-se um candidato promissor nessa corrida para uma era pós-silício.

Bibliografia:

Artigo: Electroluminescence in Single Layer MoS2
Autores: R. S. Sundaram, M. Engel, A. Lombardo, R. Krupke, A. C. Ferrari, Ph. Avouris, M. Steiner
Revista: Nano Letters
Vol.: 13 (4), pp 1416-1421
DOI: 10.1021/nl400516a

Artigo: Screening and interlayer coupling in multilayer MoS2
Autores: Saptarshi Das, Joerg Appenzeller
Revista: Rapid Research Letters
Vol.: 7, Issue 4, pages 268-273
DOI: 10.1002/pssr.201307015






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