Um grupo de cientistas propôs uma tecnologia para fabricar transistores com canais de espessura atômica. Isso promete a mais alta velocidade de chaveamento, reduções dramáticas nas correntes de fuga e escalabilidade dos transistores para tamanhos que são inatingíveis para processos tecnológicos clássicos. Na verdade, os cientistas decidiram prolongar a operação da lei de Moore, e tudo graças aos metais líquidos, que foi decidido usar em vez da deposição convencional de um ambiente gasoso.
O semicondutor cresce como pele na superfície de um metal líquido. Image Source: Mohannad Mayyas
No processo de aplicação de materiais a um substrato por deposição de gás, é difícil obter uniformidade para uma deposição muito fina – tamanho literalmente atômico. Também está repleto de defeitos, que também podem ser atribuídos à espessura extremamente pequena do spray. Um grupo de cientistas da Austrália e dos Estados Unidos desenvolveu em conjunto um método que pode criar uma camada livre de defeitos de um semicondutor de espessura atômica em quase qualquer substrato – literalmente um material 2D. Um canal de transistor feito de tal material terá excelente condutividade e espalhamento extremamente baixo, uma vez que há apenas um caminho para elétrons nele e tem cerca de um átomo de espessura.
Para criar um elemento semicondutor 2D sobre um substrato, propõe-se a utilização de um metal líquido, em particular, o gálio metálico com ponto de fusão de 29,8 ° C. As forças de tensão superficial de um metal na fase líquida o tornam ideal para a formação em sua superfície de compostos policristalinos sólidos – sem contornos de grão. Um composto tão promissor, por exemplo, é dissulfeto de molibdênio (MoS2). Na presença de enxofre e molibdênio, a superfície do gálio metálico saturado com elétrons livres forma facilmente uma camada semicondutora contínua e mais fina MoS2. É tão simples quanto puxar uma luva pela mão.
O filme semicondutor MoS2 também é facilmente removido do metal líquido devido a forças eletrostáticas. Ele simplesmente passa para um substrato não metálico eletrificado, que pode ser silício, vidro, plástico ou qualquer outro. Assim, a propósito, este método de deposição de materiais 2D pode se tornar um grande impulso para o desenvolvimento de eletrônicos flexíveis.
Na próxima etapa, os cientistas vão encontrar tecnologias para a deposição de materiais 2D com propriedades de condutores e isolantes, para os quais consideram materiais como arseneto de gálio, sulfeto de gálio, óxidos de índio e estanho. Além disso, os pesquisadores vão adaptar a tecnologia de processo proposta para uso na fábrica, e não no laboratório. Eles esperam que em alguns anos, fabricar chips com transistores de materiais 2D possa se tornar uma realidade.