Componente 3 em 1 oferece alternativa à Lei de Moore

Redação do Site Inovação Tecnológica - 26/07/2017

Ilustração do componente reconfigurável, que pode assumir as funções de três outros componentes eletrônicos.
[Imagem: Dhakras et al. - 10.1088/1361-6528/aa7350]

Alternativas aos transistores

As constantes ameaças à Lei de Moore têm feito florescer a busca por alternativas, que tem ido da invenção de novos tipos de transistores eletrônicos e dos mais futurísticos transistores spintrônicos, até abordagens alternativas, baseadas em sinapses artificiais.

A novidade agora veio do Instituto Politécnico SUNY, nos EUA, onde Prathamesh Dhakras e seus colegas demonstraram que, em vez de construir transistores melhores, talvez seja mais vantajoso fabricar componentes multifuncionais.

Componente eletrônico multifuncional

O trabalho demonstra que combinar várias funções em um único componente semicondutor pode melhorar a funcionalidade dos componentes e reduzir a complexidade da fabricação, proporcionando uma alternativa para a miniaturização como único método de melhorar a funcionalidade.

Para demonstrar sua abordagem, a equipe fabricou um componente reconfigurável que pode se transformar em três dispositivos semicondutores fundamentais: um diodo p-n (que funciona como um retificador, para converter corrente alternada em corrente contínua), um MOSFET (um transístor típico, para chaveamento) e um transístor de junção bipolar (ou BJT, para amplificação).

"Embora esses componentes possam ser fabricados individualmente em instalações modernas de fabricação de semicondutores, muitas vezes exigindo esquemas de integração complexos se precisarem ser combinados, nós conseguimos formar um único componente que pode desempenhar as funções de todos os três," disse o professor Ji Ung Lee, coordenador do trabalho.

Semicondutores atômicos

O componente multifuncional foi feito de disseleneto de tungstênio (WSe2), um semicondutor de uma única camada atômica pertencente ao grupo recentemente descoberto dos metais de transição dicalcogenados, que inclui também sulfeto de molibdênio, sulfeto de tungstênio e seleneto de tungstênio, comumente agrupados na família da molibdenita.

Esta classe de materiais é promissora para aplicações eletrônicas porque seu intervalo de energia (bandgap) é ajustável por meio do simples controle da espessura das camadas atômicas - esse intervalo de energia é uma das vantagens dos dicalcogenetos sobre o grafeno, que possui zero bandgap.

A fim de integrar múltiplas funções em um único componente, a equipe precisou desenvolver uma nova técnica de dopagem - como o WSe2 é um material muito novo, as técnicas de dopagem para ele, comuns nos demais semicondutores, só agora começaram a ser desenvolvidas.

O próximo passo será construir chips com o componente multifuncional.

"Nós esperamos construir circuitos computacionais complexos usando muito menos componentes elementares do que os utilizados no processo atual de fabricação de semicondutores. Isso irá demonstrar a escalabilidade do nosso componente para uma era pós-CMOS," disse Lee.

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