Substituições de átomos criam componentes essenciais de transistores em um único filme ultrafino

Pesquisadores na Coreia do Sul construíram transistores funcionais substituindo átomos selecionados em um material ultrafino, formando componentes essenciais em um único filme, em vez de montar camadas separadas de materiais diferentes.

A equipe do Instituto de Ciência Básica apresentou o trabalho na Science. Transistores, os minúsculos interruptores usados em circuitos eletrônicos, precisam de um semicondutor, isolamento e contatos elétricos. Combinar essas partes é particularmente difícil com materiais de espessura atômica: os revestimentos podem ficar irregulares, e a fixação de contatos metálicos pode danificar a superfície ou dificultar a passagem de corrente.

Os pesquisadores partiram de um filme contendo tungstênio e selênio. Mantendo o tungstênio no lugar, substituíram átomos selecionados de selênio para criar regiões isolantes, um semicondutor diferente e camadas de contato altamente condutoras. Eles controlaram as mudanças uma camada atômica de cada vez, cada uma com cerca de 0,7 nanômetro de espessura, menos de um bilionésimo de metro.

Nos testes, o transistor resultante precisou de uma variação de tensão de 61,3 milivolts para alterar sua corrente por um fator de dez, perto do mínimo teórico de aproximadamente 60 milivolts para transistores convencionais à temperatura ambiente. A equipe também empilhou dois tipos de transistor para construir um circuito básico de inversão de sinal que operava a um volt.

A abordagem pode simplificar a fabricação de dispositivos eletrônicos menores e de menor consumo. Antes que isso possa ocorrer em escala, os pesquisadores precisam demonstrar que as substituições atômicas funcionam de maneira uniforme e confiável nas grandes superfícies usadas na produção de chips.