Chips de carbono mais próximos graças a técnica que substitui silício por grafeno

Redação do Site Inovação Tecnológica - 24/12/2007

Engenheiros descobriram uma nova técnica para a substituição do silício pelo carbono para a fabricação de chips que deverá tornar realidade uma nova geração de circuitos eletrônicos de alto desempenho. A técnica quebra o paradigma representado pelo atual método de fabricação de chips, que já dura várias décadas.

Transistores de grafeno

Um dos grandes avanços da eletrônica no ano de 2007 aconteceu quando os cientistas conseguiram fabricar um transístor de grafeno. O grafeno é a folha orgânica mais fina que pode existir, com apenas um átomo de carbono de espessura (veja Transistor mais fino do mundo é feito com folha de grafeno).

A eletrônica orgânica é altamente promissora devido às excepcionais características do carbono em escala molecular - os cálculos teóricos demonstram que um circuito à base de grafeno será 10 vezes mais eficiente do que um circuito de silício.

E o grafeno se mostrou um material altamente eficaz para a construção da nova geração de transistores, quando o silício finalmente atingir seus limites.

Wafers de silício

Só que a substituição do silício pelas folhas de grafeno encontrou uma barreira: os chips atuais são feitos a partir de grandes pastilhas circulares de silício - os chamados wafers - que medem mais de 30 centímetros de diâmetro. E as maiores folhas de grafeno que os cientistas conseguem produzir hoje mal passam dos dois milímetros.

É aí que entram o Dr. Stephen Chou e seu orientando Xiaogan Liang. Eles descobriram que não é necessário construir uma folha de grafeno do mesmo tamanho que os wafers de silício atuais. Basta colocar pequenos cristais de grafeno nas áreas ativas do chip. Eles já testaram o novo método e conseguiram fabricar transistores funcionais de grafeno.

"Nossa abordagem é para abandonar completamente os métodos clássicos que a indústria vem usando para os circuitos integrados de silício," diz Chou.

Chips de carbono

Para fabricar o seu protótipo de circuito integrado de grafeno, os cientistas construíram uma série de minúsculos pilares, cada um medindo um décimo de milímetro de largura. Essa estrutura funciona como uma espécie de carimbo, que é pressionada contra um bloco de grafite. Como o grafite é carbono puro, a pressão resulta em folhas de carbono - os grafenos - presas aos pilares.

Finalmente, o carimbo é alinhado e pressionado contra uma grande pastilha, deixando os pedações de grafeno precisamente onde os transistores serão construídos. Utilizando repetidamente carimbos de formatos variados, os cientistas demonstraram ser possível cobrir todas as áreas ativas com cristais únicos de grafeno.

Deposição seletiva

O elemento chave da descoberta é um material especial utilizado para recobrir o carimbo depois que seus pilares já foram fabricados. Esse material adere ao carbono quando frio e o libera quando aquecido, permitindo que o carimbo colete e deposite as pequenas porções de grafite com alta precisão.

Escala industrial

A nova tecnologia poderá ter aplicações quase imediatas em circuitos eletrônicos de radiofreqüência - como os telefones celulares e equipamentos de rede sem fios - onde se exige alta potência de saída.

Para isso os cientistas deverão contar com o interesse dos fabricantes de semicondutores para desenvolver a tecnologia em escala industrial, já que todos os seus experimentos até agora foram feitos em laboratório.

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