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Material antigo pode substituir o silício em semicondutores

Material antigo pode substituir o silício em semicondutores

Os primeiros transistores foram feitos de germânio no final 1940s, e tinham o tamanho de uma miniatura. O mesmo material pode ser reorganizado para promover a eletrônica do futuro, de acordo com um novo estudo.

[Fonte da imagem: Wikimedia]

Químicos no Universidade Estadual de Ohio obteve sucesso desenvolvendo uma tecnologia para criar uma camada de um átomo de espessura de germânio. Esta forma é capaz de conduzir elétrons mais do que 10 vezes mais rápido do que o silício e 5 vezes mais rápido que o convencional germânio. Nesta forma, o material cristalino é denominado germanano.

Joshua Goldberger, professor assistente de química em Universidade Estadual de Ohio, decidiu se concentrar no material tradicional.

“A maioria das pessoas pensa em grafeno como o material eletrônico do futuro. Mas silício e germânio ainda são os materiais do presente. Sessenta anos de capacidade intelectual foram empregados no desenvolvimento de técnicas para fazer chips com eles. Temos procurado formas únicas de silício e germânio com propriedades vantajosas, para obter os benefícios de um novo material, mas com menor custo e utilizando a tecnologia existente. ”Goldberger disse.

Os pesquisadores tentaram sem sucesso criar germanano antes. Esta é a primeira vez de crescimento bem-sucedido de quantidades suficientes para medir suas propriedades em detalhes e demonstrar estabilidade quando exposto ao ar e à água.

Na natureza, germânio forma cristais multicamadas em que cada camada atômica é ligada, a camada de um único átomo é instável. Para lidar com isso, GoldbergerA equipe criou germânio cristais com átomos de cálcio encaixados entre as camadas. Em seguida, eles dissolveram o cálcio com água e substituíram o cálcio por hidrogênio. O resultado é a capacidade de descascar camadas individuais de germanano.

Esta forma de germânio tem melhor estabilidade do que o tradicional silício e não oxida na água e no ar. A principal vantagem de germanano é o assim chamado “gap direto de banda”, O que significa que a luz é facilmente absorvida ou emitida. Convencional silício e germânio têm lacunas de banda indiretas, o que significa que é muito mais difícil para o material absorver ou emitir luz.

“Quando você tenta usar um material com uma lacuna de banda indireta em uma célula solar, é necessário torná-lo bem grosso se quiser que a energia passe por ele seja útil. Um material com um gap direto de banda pode fazer o mesmo trabalho com um pedaço de material 100 vezes mais fino, ” Goldberger disse.

A pesquisa foi parcialmente apoiada por uma alocação de tempo de computação do Ohio Supercomputing Center, com instrumentação fornecida pelo Instalação de superfície analítica no Departamento de Química e Bioquímica e a Programa de Análise Instrumental de Graduação da Ohio State University. O financiamento foi fornecido pelo Fundação Nacional de Ciências, a Escritório de Pesquisa do Exército, a Centro de Materiais Emergentes em Estado de Ohio, e da universidade Programa de concessão de sementes para pesquisa de materiais.


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