Saiu uma matéria no Meio Bit tratando do potencial que o grafeno tem de substituir os semi-condutores baseados em silício.
Como eu não sou fã de ficar copiando e colando conteúdo alheio, resolvi consultar a fonte do artigo deles e fazer uma rápida tradução para vocês.
Leia mais na sequência do post. (TRADUÇÃO LIVRE)
Os investigadores estão trabalhando duro para superar os limites físicos de velocidade na tecnologia de transistores de silício, mas parece que estão perdendo a briga. Isso está forçando-os a procurar outros materiais para produzir os dispositivos da próxima geração. O principal candidato para substituir o silício é o grafeno.
O grafeno é composto de folhas avulsas de carbono obtidas a partir do grafite, tendo apenas um único átomo de espessura. A mobilidade dos elétrons é extremamente elevada (100 vezes maior do que o silício), tornando-se ideal para operação em escala atômica e de alta velocidade. Além disso, as propriedades elétricas do grafeno podem ser controladas, alternando-se entre as formas condutora, semi-condutora e isolante. Isso significa que os dispositivos baseados apenas em grafeno são, a princípio, possíveis
Na revista Science, pesquisadores da IBM apresentam transístores de grafeno do tipo FET (field effect transistor), que podem operar em velocidades muito mais elevadas (100GHz) que os FETs de Silício. Camadas de grafeno foram termicamente crescidas em wafers de SiC de duas polegadas e os FETs foram formados através de técnicas de fabricação padrão Si com HfO2. Esse é um ponto muito significativo, na verdade, os pesquisadores criaram um wafer inteiro com esses dispositivos.
O menor tamanho de "gate" usado nos testes desse artigo foi de 240 nm, ainda muito grande comparado ao tamanho da geração atual de "gates" de Silício (32 nm), mas o grafeno possuía uma ou duas camadas (de um átomo de espessura cada) em todos os dispositivos testados - uma considerável diferença sobre os de Silício.
Operação de alta freqüência (coloquialmente chamada de velocidade dos transístores) foi a propriedade-chave analisada no artigo. Conforme aumenta a freqüência de operação, os elétrons têm menos tempo para responder aos campos elétricos nos transístores, o que acabará por fazer com que o transistor venha a falhar porque os elétrons simplesmente não podem ser conduzidos através do material com rapidez suficiente.
Os FETs de grafeno neste trabalho foram testadas até 30GHz e, extrapolando os resultados, os autores mostraram que os FETs operariam, embora mal, até 100GHz. Do mesmo modo, dispositivos de Si de tamanho comparável estão limitados a operação em 30GHz . Supondo que estes dispositivos possam ser escalonados, eles vão, sem dúvida, apresentar um aumento dramático de velocidade em relação à geração atual de FETs de Si.
Como o grafeno usado nesse estudo era condutivo (i.e. sem um "gap" de banda), as características de corrente demonstradas foram estranhas se comparadas ao Silício. Especificamente, a corrente continuou a aumentar linearmente com a tensão até o rompimento do dispositivo. Transístores baseados em silício geralmente têm um ponto, chamado de limiar, em que uma corrente não pode aumentar, apesar da tensão de fuga crescente.
Este estudo é um misto de promessa e especulação. A velocidade de 100GHz no título do artigo é uma extrapolação, tais propriedades não foram efetivamente medidas. Além disso, as mobilidades dos elétrons, a propriedade-chave para a operação em alta frequência, aquela que os autores mediram em dispositivos fabricados, eram lentas em relação ao potencial do grafeno. Provavelmente devido ao processo térmico usado para sintetizar as folhas de grafeno. Dispositivos futuros poderiam dramaticmante ultrapassar esses FETs se a fabricação dos "waffers" de grafeno pudesse replicar algumaa das melhores medidas de mobilidade de elétrons do grafeno.
É bom lembrar que os dispositivos de Grafeno têm evoluído aos trancos e barrancos ao longo dos últimos anos, e são provavelmente a melhor aposta para uma eventual substituição do silício. Manifestações como essa são importantes porque mostram que a produção em escala industrial dos "waffers" é possível, e as propriedades, embora não-ideiais, são verdadeiramente impressionantes, e estão ajudando a alargar os limites da tecnologia de silício.