Uma nova família de materiais de semicondutores foi criada por engenheiros do Instituto de Tecnologia de Massachusetts, ou MIT, a renomada instituição norte-americana. A julgar pelo impacto de semicondutores (e escassez deles) na indústria tecnológica nestes últimos anos, caso a história se repita, diversos setores podem ser beneficiados.

O professor Rafael Jaramillo, também assistente do Departamento de Ciência e Engenharia de Materiais do MIT, atua como cabeça do projeto. Em uma metáfora por sua obsessão ao longo dos anos, ele batizou o projeto de “baleia branca”.

Uma publicação no próprio portal do Instituto mostra que Jaramillo reconhece a superioridade destes primeiros filmes finos de alta qualidade, com um contraponto: “o estudo de materiais de baixa qualidade muitas vezes resultam em falsos negativos, no que diz respeito ao interesse científico e no potencial tecnológico”, diz.

“As descobertas científicas mais importantes são permitidas apenas quando temos acesso aos materiais da mais alta qualidade disponíveis.” Rafael Jaramillo

Por contexto, tais filmes, vindos de outras famílias de semicondutores, foram responsáveis pela evolução tecnológica de computadores, células solares e câmeras de visão noturna, por exemplo.

Do que são feitos os novos semicondutores?

Publicado originalmente em 3 de novembro no periódico Advanced Functional Materials, o estudo explica a nova família de semicondutores. Conhecida como perovskitas calcogeneto, ela pode ter aplicações em células solares e em iluminação.

O que mais empolga Rafael é o fato dos materiais serem estáveis e, em partes, mais sustentáveis (compostos por elementos mais baratos e não tóxicos), feitos de bário, zircônio e enxofre em uma estrutura cristalina específica nomeada calcogeneto prototípico perovskita.

Este complexo nome russo tem explicação e sua origem é antiga. As perovskitas de calcogeneto foram feitas há mais de meio século por químicos franceses, com um trabalho semelhante repetido nas décadas seguintes. Porém, só houve a descoberta de que eles seriam semicondutores úteis só surgiu em 2010, um assunto retomado por americanos em 2016.

Há uma ressalva feita pelo professor, que observa: “a história da pesquisa de semicondutores mostra que novas famílias de semicondutores são geralmente habilitadas de maneiras imprevisíveis”.

Como surgiram os semicondutores?

Junto a Jaramillo há outros autores do trabalho, como Ida Sadeghi, pós-doutoranda no Departamento de Ciência e Engenharia de Materiais (DMSE); Kevin Ye, Michael Xu e Yifei Li, alunos de pós-graduação do DMSE; e James M. LeBeau, Professor Associado de Ciência e Engenharia de Materiais no MIT.

Pessoa programando em um Notebook.
O professor Rafael Jaramillo, também assistente do Departamento de Ciência e Engenharia de Materiais do MIT, atua como cabeça do projeto.

A equipe usou uma técnica chamada epitaxia por feixe molecular, um método para deposição epitaxial de filmes finos, para crescer os filmes de alta qualidade. A técnica permite o controle em nível atômico sobre o crescimento do cristal. Tendo os riscos em mente, dada a complexidade comprovada pelo histórico da tecnologia, eles resolveram investir no desenvolvimento da técnica. 

O que isso significa para a indústria?

Como bem dito por Rafael, o futuro é incerto, mas tudo pende para o lado positivo. “Agora que podemos fazer os materiais de alta qualidade, quase não há medição a ser feita que não interesse minimamente para uma ampla comunidade de pessoas”, conta ao MIT

Hideo Hosono, professor do Instituto de Tecnologia de Tóquio (sem envolvimento direto no projeto) conta que pode-se antecipar a “fabricação de dispositivos como células solares e LEDs verdes”. 

Sendo este uma família de materiais para a fabricação dos semicondutores em si, há uma ampla gama de possibilidades. Logo, uma área de desenvolvimento tecnológico pode fazer variações ao mudar a composição de suas peças, sendo esta “uma família de materiais, não apenas um caso isolado”.

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