Nasce um transístor fruto da alquimia moderna

Redação do Site Inovação Tecnológica - 03/11/2026 Não é só silício Embora o silício sempre leve a fama, um transístor é feito com vários materiais fundamentalmente diferentes: O tradicional semicondutor para conduzir corrente, um dielétrico isolante para controlá-la e contatos metálicos, pelos quais a corrente entra e sai. E juntar todos esses materiais está ficando cada vez mais difícil, à medida que os componentes se aproximam da escala atômica. Mas acaba de ser demonstrada uma forma de fazer isto de modo totalmente diferente: Em vez de fabricar separadamente os materiais semicondutores, isolantes e condutores, e depois montá-los para formar o transístor, pesquisadores partiram de um cristal de camada única e converteram quimicamente camadas e regiões selecionadas nos diferentes materiais necessários, criando um transístor totalmente funcional. "Um dos principais desafios na pesquisa de semicondutores bidimensionais não tem sido simplesmente encontrar semicondutores melhores, mas sim garantir dielétricos e contatos elétricos igualmente adequados. Este estudo combina ciência de materiais fundamental, baseada na manipulação em escala atômica, com a tecnologia moderna de semicondutores, para abordar esse desafio de integração," disse Jo Moon-Ho, do Instituto de Ciências Básicas (IBS), na Coreia do Sul. Alquimia dos semicondutores Semicondutores bidimensionais ultrafinos, como grafeno, molibdenita e outros, têm sido considerados há muito tempo candidatos promissores para a eletrônica do futuro, à medida que os componentes de silício se aproximam de seus limites de miniaturização física. No entanto, apesar de mais de duas décadas de pesquisa, um dos maiores obstáculos para a eletrônica 2D não tem sido o desempenho do próprio semicondutor, mas a dificuldade de integrá-lo com os outros componentes. Os pesquisadores começaram com o semicondutor bidimensional disseleneto de tungstênio (WSe2), cujas propriedades elétricas podem ser ajustadas por meio da substituição de alguns dos átomos que circundam a camada de tungstênio. Ao preservar a estrutura de tungstênio e substituir seletivamente esses átomos circundantes, os pesquisadores conseguiram alterar o caráter eletrônico de regiões individuais sem reconstruir todo o cristal. Camadas de WSe2 foram inicialmente oxidadas, formando um isolante, o óxido de tungstênio (WO3). O óxido pôde então ser convertido, por meio de reações em fase vapor, em dissulfeto de tungstênio (WS2), um semicondutor do tipo n, ou em ditelureto de tungstênio (WTe2), um semimetal. As regiões que não foram convertidas mantiveram as características originais de semicondutor tipo p do WSe2. Dessa forma, funções semicondutoras, isolantes e semimetálicas puderam ser criadas diretamente em diferentes camadas e locais do mesmo cristal original. Primeiros protótipos Os pesquisadores fabricaram transistores de WSe2 nos quais uma variação de apenas 61,3 milivolts na tensão de porta aumentou a corrente em 10 vezes. Isso está muito próximo do limite teórico à temperatura ambiente, de cerca de 60 milivolts por década, indicando uma comutação altamente eficiente. Os componentes também alcançaram uma relação corrente ligada/desligada superior a 10 milhões. "Ao converter diretamente regiões selecionadas de um cristal bidimensional em diferentes funções eletrônicas, esta abordagem pode fornecer um novo caminho para dispositivos semicondutores com consumo ultrabaixo de energia, ultraescalados e verticalmente integrados," disse Moon-Ho.