Transistores de grafeno já podem funcionar em temperatura ambiente.

Extraido de LQES NEWS

Pesquisadores da Universidade de Stanford desenvolveram um novo método químico para produzir nanofitas de grafeno (Graphene nanoribbons, GNR) para fabricar transistores de efeito de campo funcionando à temperatura ambiente. Esses transistores poderão vir a ser utilizados nos computadores de altas performances, mais rápidos, com produção menor de calor. À medida que a gravação dos circuitos em silício se aproxima de alguns nanômetros, os efeitos quânticos surgem. Nessa escala, os elétrons se comportam diferentemente e comprometem as qualidades semicondutoras do silício: o grafeno, assim, tem fortes chances de ser o sucessor do "velho e bom silício".

Existem outros transistores de efeito de campo fabricados com GNR, mas funcionam à temperatura do hélio líquido (4,2 Kelvins). O que realmente faz a diferença é a largura das fitas: quanto mais largas forem, mais baixa deve ser a temperatura de funcionamento, o que, evidentemente, é um fator extremamente limitante para sua fabricação em grande escala. As fitas fabricadas pela equipe dirigida pelo Dr. Hongjie Dai têm menos de 10 nm de largura. As experiências de transporte elétrico mostraram que, contrariamente aos nanotubos de carbono de parede simples, todos os GNR de larguras inferiores a 10 nm produzidos eram semicondutores e permitiam uma razão On-Off de 1:10.000.000, à temperatura ambiente. A razão On-Off é a diferença de corrente que atravessa o transistor quando está em posição On e em posição Off. É necessária uma relação muito alta para que o material possa ser utilizado como transistor, senão é dificil diferenciar eletronicamente se o transistor está em estado On ou Off.

O grafeno surgiu há quatro anos como um material muito promissor para aplicações em eletrônica, graças notadamente à grande mobililade dos seus portadores. Teorias recentes predisseram que o confinamento quântico e os efeitos de borda conferem às GNRs suficientemente estreitas uma banda proibida (gap) que lhe permite atuar como semicondutores.
Para fabricar essas fitas, a equipe exfoliou o grafite extensível, aquecido a 1.000 graus Celsius, durante um minuto, em argônio contendo 3% de hidrogênio. O grafite exfoliado é decomposto em uma solução química, via ultrasons, durante 30 minutos. Através da centrifugação, os substratos formados durante o banho a ultrasons são recuperados. A microscopia de força atômica (AFM) coloca em evidência numerosas GNRs de uma única camada de 50 nm com menos de 10 nm de largura, e de comprimento de cerca de 1 micrômetro. Os transistores FET GNR foram fabricados com paládio para a realização dos contatos metálicos da fonte e do dreno. Os transistores permitem até 200 microampéres/micrômetro (para um comprimento de 200 a 300 nm) a 0,5 volts de tensão dreno-fonte. Os pesquisadores pensam melhorar essas performances, já promissoras, otimizando os contatos e reduzindo o comprimento do canal.

Outras extruturas de grafeno são exploradas para fazer nanotransmissores. Uma equipe da The School of Physics and Astronomy, da Universidade de Manchester, utilizou a litografia de feixe de elétrons para fabricar o menor transistor do mundo (1 átomo de espessura e 10 átomos de comprimento) "entalhando" folhinhas de grafeno. Os resultados obtidos são impressionantes, mas dificilmente concebíveis em grande escala. Certamente, as nanofitas descritas em trabalhos anteriores são maiores, mas sua técnica de fabricação é mais simples.

Resta ver qual técnica será utilizada quando o silício "se aposentar" dos circuitos eletrônicos, ou seja : quando as dimensões ultrapassarem a marca dos 10 nm.

Science (http://www.sciencemag.org/), consultado em 17 junho, 2008 (Tradução - MIA).


Nota do Scientific Editor: a publicação que deu origem a esta notícia foi veiculada sob o título "Chemically Derived, Ultrasmooth Graphene Nanoribbon Semiconductors", de autoria de X. Li, X. Wang, Li Zhang, S. Lee and H. Daí, na revista Science, volume 319, no. 5867, págs. 1229-1232, de 2008.