A maneira tradicional de colocar mais transistores dentro do mesmo chip tem sido diminuir o tamanho dos transistores.
Mas há outra abordagem possível: os transistores são estruturas planas construídas sobre pastilhas de silício. Se eles forem colocados de pé, caberão muitos mais deles na mesma área.
Com isso em mente, há algum tempo os cientistas têm olhado com muito interesse para os nanofios - fios tão finos que seu diâmetro pode ser medido em átomos - já que eles podem ser fabricados em estruturas tridimensionais, que se projetam para cima a partir de um substrato.
Camadas bem definidas
Os componentes eletrônicos, como os transistores, são frequentemente feitos de estruturas heterogêneas, o que significa que eles são formados por sanduíches de diversos materiais.
O grande desafio é construir os nanofios verticalmente em camadas bem definidas de materiais semicondutores, como silício e germânio, para que eles possam funcionar como transistores.
Esse foi o progresso agora alcançado pela primeira vez por cientistas da Universidade Purdue, nos Estados Unidos.
Os pesquisadores descobriram como criar nanofios com camadas de diferentes materiais e com fronteiras muito bem definidas - com precisão atômica - entre as diversas camadas de material, uma exigência crítica para a fabricação de transistores de nanofios.
"Tendo camadas bem definidas de materiais permite otimizar e controlar o fluxo de elétrons e ligar e desligar esse fluxo," explica o professor Eric Stach, um dos autores da pesquisa, feita em colaboração com cientistas da IBM.
Manutenção da Lei de Moore
Essas estruturas de nanofios representam um possível caminho para a fabricação de uma nova geração de transistores ultra pequenos, mantendo o ritmo de miniaturização atual, que tem conseguido justificar a chamada Lei de Moore, segundo a qual o número de transistores por área no interior de um processador dobra a cada 18 meses.
"Mas primeiro nós temos que descobrir como fabricar nanofios com padrões exatos, antes que a indústria possa começar a usá-los para fabricar transistores."
A cautela demonstrada pelo pesquisador justifica-se porque os transistores de nanofios foram construídos inteiramente em escala de laboratório, utilizando um microscópio de transmissão eletrônica para monitorar a formação do nanofio.
Técnica de fabricação dos nanofios
Para fabricar os transistores de nanofios, os pesquisadores usaram inicialmente nanopartículas de uma liga de ouro e alumínio, que foram fundidas no interior de uma câmara de vácuo. A seguir, a câmara foi inundada com vapor de silício.
Aos poucos, a "gota" de ouro-alumínio absorveu silício até se tornar supersaturada, fazendo com que o silício na forma de gás se precipitasse e formasse fios a partir de cada "gota".
Cada nanofio recebeu então, na extremidade superior, uma gota da mesma liga de ouro-alumínio, fazendo com que a estrutura lembrasse um cogumelo.
Com a redução da temperatura no interior da câmara, a cobertura de ouro-alumínio solidificou-se, permitindo a deposição de uma camada de germânio, criando uma estrutura heterogênea de germânio-silício.
O ciclo pode ser repetido e invertido, injetando gás de germânio e depositando o silício a seguir, permitindo a fabricação de heteroestruturas com propriedades específicas.
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