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Germânio comprimido para dispositivos de alta mobilidade
Os pesquisadores mostram que o germânio nanométrico em silício permite alta mobilidade de carga, apoiando a operação com eficiência energética de dispositivos semicondutores clássicos e quânticos em plataformas de fabricação padrão.
À medida que os dispositivos eletrônicos diminuem e as demandas de energia aumentam, os semicondutores de silício tradicionais estão atingindo limites físicos devido à maior dissipação de energia.Os pesquisadores estão explorando materiais que combinem alto desempenho elétrico com compatibilidade com os processos existentes de fabricação de chips.
Uma equipe da Universidade de Warwick e do Conselho Nacional de Pesquisa do Canadá desenvolveu uma camada de germânio de espessura nanométrica e tensionada compressivamente sobre silício, alcançando uma mobilidade de carga elétrica recorde.O estudo foi publicado em Materiais Hoje.
A inovação foi alcançada através da engenharia cuidadosa da epicamada de germânio com deformação precisa, criando uma estrutura cristalina ultralimpa que permite que a carga elétrica se mova quase sem resistência.O material demonstrou uma mobilidade recorde de 7,15 milhões de cm² por volt-segundo, excedendo em muito o silício convencional, permitindo uma operação mais rápida e menor consumo de energia.
Este material de germânio sobre silício tensionado compressivamente combina mobilidade líder mundial com escalabilidade industrial, tornando-o compatível com a fabricação moderna de semicondutores de silício.Ele fornece um caminho prático para a eletrônica de próxima geração, incluindo dispositivos de computação quântica, spin qubits, controladores criogênicos, processadores de IA e hardware de data center com demandas reduzidas de energia e resfriamento.
As principais características da pesquisa incluem:
Mobilidade do furo de 7,15 milhões de cm²/V·s
Epicamada de germânio nanométrica fina em silício
Estrutura cristalina ultra-limpa para fluxo de carga quase sem atrito
Compatível com os principais processos de semicondutores de silício
Permite dispositivos clássicos e quânticos mais rápidos e com maior eficiência energética
Sergei Studenikin, diretor de pesquisa do Conselho Nacional de Pesquisa do Canadá, afirma: “Isso estabelece uma nova referência para o transporte de carga em semicondutores do grupo IV e abre a porta para eletrônicos mais rápidos e com maior eficiência energética, totalmente compatíveis com a tecnologia de silício existente”.