Revolucionando a miniaturização:os transistores InGaOx prometem desempenho inovador

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(Imagem:Cortesia dos pesquisadores)
À medida que a eletrônica se torna menor, fica cada vez mais difícil continuar reduzindo os transistores baseados em silício. Agora, uma equipe de pesquisa liderada pelo Instituto de Ciência Industrial da Universidade de Tóquio procurou uma solução. Eles abandonaram o silício e optaram por criar um transistor feito de óxido de índio dopado com gálio (InGaOx). Este material pode ser estruturado como um óxido cristalino, cuja estrutura cristalina ordenada é adequada para a mobilidade eletrônica.

“Também queríamos que nosso transistor de óxido cristalino apresentasse uma estrutura de ‘gate-all-around’, em que a porta, que liga ou desliga a corrente, circunda o canal por onde a corrente flui”, explicou Anlan Chen, principal autor do estudo. "Ao envolver o portão inteiramente em torno do canal, podemos aumentar a eficiência e a escalabilidade em comparação com os portões tradicionais."

Os pesquisadores sabiam que precisariam introduzir impurezas no óxido de índio, dopando-o com gálio. Isso faria com que o material reagisse com a eletricidade de maneira mais favorável. "O óxido de índio contém defeitos de vacância de oxigênio, que facilitam a dispersão do transportador e, portanto, reduzem a estabilidade do dispositivo", disse Masaharu Kobayashi, autor sênior. "Dopamos óxido de índio com gálio para suprimir as lacunas de oxigênio e, por sua vez, melhorar a confiabilidade do transistor."

A equipe usou a deposição de camada atômica para revestir a região do canal de um transistor de porta completa com uma película fina de InGaOx, uma camada atômica de cada vez. Após a deposição, o filme foi aquecido para transformá-lo na estrutura cristalina necessária para a mobilidade dos elétrons. Este processo finalmente permitiu a fabricação de um transistor de efeito de campo baseado em óxido metálico (MOSFET).

“Nosso MOSFET completo, contendo uma camada de óxido de índio dopado com gálio, atinge uma alta mobilidade de 44,5 cm2/Vs”, disse o Dr. "Crucialmente, o dispositivo demonstrou confiabilidade promissora ao operar de forma estável sob estresse aplicado por quase três horas. Na verdade, nosso MOSFET superou dispositivos semelhantes que foram relatados anteriormente."

Os esforços demonstrados pela equipe proporcionaram um novo design de transistor que considera a importância dos materiais e da estrutura. A pesquisa é um passo em direção ao desenvolvimento de componentes eletrônicos confiáveis ​​e de alta densidade, adequados para aplicações com alta demanda computacional, como big data e inteligência artificial. Esses minúsculos transistores prometem ajudar a tecnologia de última geração a funcionar sem problemas, fazendo uma grande diferença em nossa vida cotidiana.

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