Eletrônica - Grafeno ganha nova técnica de fabricação

Eletrônica

Grafeno que rendeu Nobel ganha nova técnica de fabricação

Redação do Site Inovação Tecnológica - 08/10/2010

Usando a nova técnica de crescimento dirigido por um modelo, os pesquisadores fabricaram um conjunto de 10.000 transistores de grafeno. [Imagem: Walt de Heer]

Apenas dois dias depois de ter rendido o Prêmio Nobel de Física de 2010 aos seus criadores, o grafeno voltou a ser notícia.

Desta vez, um grupo de pesquisadores do Instituto de Tecnologia da Geórgia, nos Estados Unidos, desenvolveu uma nova técnica para fabricar dispositivos eletrônicos inteiramente de grafeno.

Fabricação do grafeno

Embora o grafeno seja um material extremamente promissor, fabricar folhas de carbono com apenas um átomo de espessura impõe desafios tecnológicos nada desprezíveis.

A nova técnica usa moldes - na verdade uma espécie de estêncil - para que as folhas de grafeno cresçam já no formato do componente que se deseja fabricar.

Os modelos orientam o crescimento das estruturas de grafeno, permitindo a formação de nanofitas de larguras específicas, sem a utilização de feixes de elétrons ou outras técnicas destrutivas de corte.

As nanofitas de grafeno fabricadas a partir desses modelos têm bordas lisas, que evitam problemas de espalhamento de elétrons, o que até agora representava um entrave para o uso do grafeno em aplicações eletrônicas - ou pelo menos, um entrave à utilização de todo o seu potencial.

"Qualquer coisa que possa ser feita para fabricar pequenas estruturas sem ter que cortá-las vai ser útil para o desenvolvimento da eletrônica à base de grafeno porque, se as bordas forem muito ásperas, os elétrons que estão passando por elas dispersam-se e reduzem o impacto das propriedades do grafeno," explicou o Dr. Walt de Heer, coordenador da pesquisa.

Transistores de grafeno

Para demonstrar a nova técnica, os pesquisadores utilizaram-na para fabricar uma matriz de 10.000 transistores de grafeno em um chip de 0,24 centímetro quadrado - que eles acreditam ser a maior densidade de componentes eletrônicos de grafeno já alcançada.

Nas fitas de grafeno, graças às suas dimensões em escala nanométrica, o confinamento quântico faz o material se comportar como um semicondutor, tornando-o adequado para a criação de dispositivos eletrônicos.

Mas, quando as fitas têm largura a partir de 1 micrômetro, o grafeno funciona como um condutor - como um condutor excepcional.

Esta é uma das grandes vantagens da eletrônica do grafeno, uma vez que as várias partes do dispositivo são feitas do mesmo material, eliminando a necessidade de junções entre materiais diferentes, que sempre geram resistência elétrica, com perda de eficiência do componente e dissipação de calor.

Usando moldes de diferentes profundidades, a nova técnica permite que tanto as nanofitas quanto as microfitas de grafeno sejam crescidas simultaneamente, o que abre o caminho para que o processo seja ampliado para produção em maior escala.

De Heer e sua equipe estão agora trabalhando para criar estruturas menores e para integrar os componentes de grafeno com componentes tradicionais de silício. Os pesquisadores também estão trabalhando para melhorar a eficiência dos transistores de efeito de campo de grafeno.

Apesar de entusiasmantes, o desenvolvimento de circuitos eletrônicos de grafeno encontra-se na sua infância - o grafeno "nasceu" em 2004 - e estima-se ser necessário ainda um período de cinco a dez anos para que as primeiras aplicações práticas saiam dos laboratórios em direção às fábricas.

Bibliografia:
Scalable templated growth of graphene nanoribbons on SiC

M. Sprinkle, M. Ruan, Y. Hu, J. Hankinson, M. Rubio-Roy, B. Zhang, X. Wu, C. Berger, W. A. de Heer

Nature Nanotechnology

3 October 2010

Vol.: 5, Pages: 727-731

DOI: 10.1038/nnano.2010.192