Com o objetivo de estender a vida útil da Lei de Moore, os fabricantes estão buscando maneiras de construir transistores apenas com alguns átomos de espessura – chamados de Materiais 2D. Pesquisadores estão tentando superar os obstáculos enfrentados pelos transistores 2D, enquanto novos estudos propõem múltiplos métodos.
Um recente artigo do MIT propõe um novo método para “cultivar” transistores 2D em cima de wafers, potencialmente acelerando a produção de materiais de computação ultraplanos. O estudo afirma que soluciona os problemas de aquecimento e montagem de outros métodos, possivelmente abrindo novas possibilidades para semicondutores.
Fabricantes como Intel, Samsung e TSMC continuamente encontram maneiras de produzir transistores cada vez menores para garantir o aumento contínuo da capacidade de processamento a cada ano. TSMC e Samsung já iniciaram a produção de semicondutores de 3nm, enquanto a Intel espera contar o tamanho dos transistores em angstroms. Além disso, fala-se também em “materiais 2D” que têm apenas alguns átomos de espessura.
Pesquisadores da Escola de Engenharia McKelvey da Universidade de Washington, em St. Louis, propuseram um avanço em janeiro, possibilitando o crescimento de materiais 2D na escala de wafers, abrindo assim suas aplicações industriais. Um estudo mais recente do MIT busca tornar o processo rápido o suficiente para tornar os materiais 2D viáveis para uma ampla gama de produtos.
Um problema com a construção do material 2D dissulfeto de molibdênio é o calor. O crescimento de alguns dos seus componentes requer temperaturas acima de 550 graus Celsius, mas os circuitos de wafer de silício começam a se deteriorar acima de 400 graus. Normalmente, os fabricantes enxertam o material 2D no wafer após a sua produção, o que muitas vezes leva a imperfeições.
Os pesquisadores cresceram o material diretamente no wafer com um novo tipo de forno que separa parte do processo de cozimento. Uma zona de alta temperatura processa o enxofre, após o qual ele flui para a região de baixa temperatura, onde o molibdênio e o wafer são mantidos abaixo de 400C. O sistema leva a superfícies mais uniformes e produção mais rápida.
Enquanto o método anterior poderia levar um dia inteiro para cultivar uma camada, a nova técnica pode cultivar uma camada em menos de uma hora. A melhoria pode possibilitar o crescimento em superfícies maiores, e os pesquisadores planejam explorar a empilhamento de camadas.
Um possível próximo passo seria cultivar os transistores em superfícies flexíveis, como polímeros, têxteis e papel. Se o processo for bem-sucedido, poderia levar à integração de semicondutores em coisas como livros físicos ou roupas.
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