Também para os transistores, esqueça os recordes

Recordes de transistores em laboratório

Há poucos dias, vimos como recordes de eficiência não são suficientes para viabilizar células solares inovadoras.

Um fenômeno similar acomete também o campo dos transistores, a unidade básica de toda a nossa tecnologia eletrônica e informática.

Desde o advento dos materiais de van der Waals, ou materiais monoatômicos, como o grafeno, a molibdenita e tantos outros, inúmeras pesquisas e protótipos têm demonstrado a criação de transistores mais eficientes, que poderiam funcionar como complementares ou mesmo como sucessores dos atuais transistores de silício.

Acontece que essas demonstrações de laboratório têm-se baseado em plataformas de testes que sofrem de uma deficiência intrínseca, um fenômeno conhecido como “gatilhamento de contato”. E agora pesquisadores demonstraram que essa arquitetura infla artificialmente o desempenho dos transistores 2D. Em outras palavras, os transistores 2D não são tão bons quanto os testes têm-nos feito acreditar.

Essa plataforma de teste é muito adequada para os laboratórios, porque simplifica todo o processo, incluindo a fabricação dos protótipos de transistores. Mas ela nem sequer é compatível com os processos produtivos usados na indústria.

“A maioria dos relatórios sobre transistores 2D de alto desempenho utiliza um projeto de dispositivo que não é compatível com as tecnologias comerciais. O que mostramos é que esse projeto altera o funcionamento do transístor de uma forma que pode aumentar significativamente o desempenho. Se você não levar isso em consideração, torna-se muito difícil avaliar de forma justa como esses materiais se comportarão em uma futura tecnologia de transistores,” disse o professor Aaron Franklin, da Universidade Duke, nos EUA.

Gatilhamento de contato

Para estudar o desempenho dos materiais 2D para a fabricação de transistores, os pesquisadores utilizam uma arquitetura simples de “porta traseira”, na qual todos os componentes do transístor são construídos em uma única peça de silício, para facilitar a fabricação e permitir experimentação rápida. Nessa configuração, um semicondutor 2D ultrafino, como o dissulfeto de molibdênio (MoS2), fica entre dois eletrodos de contato metálicos que conduzem corrente através do semicondutor. O fluxo de corrente é ligado ou desligado usando o substrato de silício como controle de porta.

No entanto, a porta não modula apenas o canal do semicondutor 2D; na arquitetura de porta traseira, ela também influencia a porção do semicondutor que está abaixo dos contatos metálicos. É isso que cria o fenômeno do gatilhamento de contato, um efeito que amplifica o desempenho do transístor ao reduzir a resistência de contato por meio da porta.

“Amplificar o desempenho parece uma boa ideia,” comentou Franklin. “Mas, embora essa arquitetura seja ótima para testes básicos em laboratório, ela apresenta limitações físicas, como velocidade e fuga de corrente, que impedem seu uso em uma tecnologia de dispositivos reais.”