Descoberto processo que substitui dopagem na eletrônica

Redação do Site Inovação Tecnológica - 27/07/2009

A conexão superficial das moléculas afeta a chamada voltagem-limite, necessária para criar uma rota condutora entre o emissor e o coletor (azul) e ligar o transístor. As moléculas dopantes influenciam a quantidade de portadoras de carga disponíveis dentro
[Imagem: Rice University]

Dopagem eletrônica

O silício sempre levou toda a fama, sendo considerado o elemento químico que viabilizou a eletrônica, os processadores, os computadores, e toda a tecnologia que veio a seguir.

Mas o silício faz muito pouco sozinho. Para viabilizar a tecnologia dos semicondutores é necessário fabricar os transistores, que são seus blocos fundamentais. E, para fabricar os transistores, o silício precisa receber quantidades minúsculas de outros elementos, em um processo chamado dopagem.

A dopagem consiste na introdução de "impurezas" no silício cristalino para ajustar as propriedades dos componentes eletrônicos para as necessidades de funcionamento de cada componente em particular. A dopagem produz resultados mesmo quando um único átomo de boro, arsênio ou fósforo é adicionado a cada 100 milhões de átomos de silício.

Heterogeneidades

Mas conforme os circuitos diminuem de tamanho, para que uma quantidade cada vez maior de transistores possa ser inserida na mesma área, e os chips não fiquem cada vez maiores, a dopagem começa a se tornar problemática.

"Quando o silício se torna realmente minúsculo, chegando à nanoescala, você passa a ter estruturas que têm essencialmente um volume muito pequeno," explica o professor James Tour, da Universidade de Rice, nos Estados Unidos.

"Você precisa colocar os átomos dopantes no silício para que ele funcione como um semicondutor mas, agora, os componentes são tão pequenos que você passa a ter heterogeneidades. Você pode ter alguns átomos dopantes a menos em um componente do que em outro, de forma que as irregularidades passam a ser significativas," explica o pesquisador.

Dopagem superficial

A solução descoberta pela equipe do professor Tour consiste em substituir a dopagem, que mescla os átomos dopantes no interior do silício, por uma monocamada molecular superficial - uma espécie de dopagem superficial.

A ligação das moléculas à superfície do silício, em vez de misturar os dois elementos, não apenas funciona em nanoescala, como funciona melhor do que a dopagem tradicional. E pode ser feita com precisão ao longo do processo produtivo, gerando componentes realmente homogêneos.

Eletrônica molecular a serviço do silício

A pesquisa demonstra um importante aspecto prático, mesclando a eletrônica molecular - considerada ainda uma tecnologia do futuro - com a tecnologia atual do silício.

"É difícil competir com algo que tem trilhões de dólares em investimentos e milhões de homens-horas investidos," diz o professor Tour referindo-se à atual indústria eletrônica. "Assim, nós decidimos que seria melhor trabalhar para complementar o silício, em vez de tentar suplantá-lo."

A introdução da monocamada superficial de moléculas dopantes pode ser feita por meio de um banho químico ou por evaporação, ambos processos largamente conhecidos e com equipamentos para fazê-los disponíveis comercialmente, o que deverá facilitar a adoção da nova tecnologia."

Mais tópicos