Substituição de átomos cria componentes essenciais de transístores numa única película ultrafina

Investigadores na Coreia do Sul construíram transístores funcionais substituindo átomos selecionados num material ultrafino, formando componentes essenciais numa única película em vez de montar camadas separadas de diferentes materiais.

A equipa do Instituto de Ciências Básicas publicou o trabalho na Science. Os transístores, os minúsculos interruptores usados nos circuitos eletrónicos, precisam de um semicondutor, de isolamento e de contactos elétricos. Combinar estas partes é particularmente difícil com materiais de espessura atómica: os revestimentos podem ser irregulares e a aplicação de contactos metálicos pode danificar a superfície ou dificultar a passagem da corrente.

Os investigadores partiram de uma película que continha tungsténio e selénio. Mantendo o tungsténio no lugar, substituíram átomos selecionados de selénio para criar regiões isolantes, um semicondutor diferente e camadas de contacto de elevada condutividade. Controlaram as alterações uma camada atómica de cada vez, cada uma com cerca de 0,7 nanómetros de espessura, menos de um milésimo de milionésimo de metro.

Nos testes, o transístor resultante precisou de uma variação de tensão de 61,3 milivolts para multiplicar a corrente por dez, perto do mínimo teórico de cerca de 60 milivolts para transístores convencionais à temperatura ambiente. A equipa também empilhou dois tipos de transístores para construir um circuito básico de inversão de sinal que funcionava a um volt.

Esta abordagem poderá simplificar o fabrico de dispositivos eletrónicos mais pequenos e de menor consumo. Antes de isso ser possível em larga escala, os investigadores terão de demonstrar que as substituições atómicas funcionam de forma uniforme e fiável nas grandes superfícies utilizadas na produção de chips.