Um time de pesquisadores da Universidade de Minnesota desenvolveu um material semicondutor transparente e eficiente da próxima geração. Esta descoberta poderia ter ramificações enormes para melhorar a eficiência de eletrônicos de alta potência, especialmente aqueles que precisam de transparência, como lasers.
O material é inteiramente artificial, permitindo que os elétrons viajem mais rápido enquanto permaneçam transparentes à luz visível e ultravioleta.
Este novo material já está quebrando recordes e é visto como um enorme salto em frente no design de semicondutores.
Os semicondutores são uma indústria em crescimento, potencialmente de trilhões de dólares, que só se tornará mais importante à medida que a tecnologia digital se desenvolver em todo o mundo. Os semicondutores são componentes essenciais em quase todos os dispositivos eletrónicos, desde smartphones a equipamentos médicos.
Uma área crucial do avanço nestas tecnologias envolve o melhoramento que os cientistas chamam materiais da “ultra-larga banda” gap. Estes materiais podem conduzir a eletricidade de forma eficiente, mesmo em condições extremas.
Um enorme avanço
Os semicondutores ultra-wideband da diferença apoiam o elevado desempenho em temperaturas elevadas, fazendo os vitais para criar dispositivos eletrônicos mais duráveis e robustos.
Em seu artigo publicado em Avanços da Ciência, os pesquisadores centraram-se sobre o desenvolvimento de uma nova classe de materiais com um aumento do “intervalo de banda”, que melhora a transparência e condutividade.
Este avanço significativo apoia a criação de dispositivos mais rápidos e eficientes, potencialmente levando a avanços em computadores, smartphones e até mesmo computação quântica.
O novo material é um óxido condutor transparente com uma estrutura de camada fina especializada que aumenta a transparência enquanto mantém a condutividade. Isto é importante porque a maioria dos materiais que conduzem bem a eletricidade são opacos, enquanto aqueles que são transparentes normalmente não conduzem a eletricidade de forma eficiente.
Alcançar ambas as propriedades em um único material é raro e pode levar a aplicações inovadoras em dispositivos que exigem clareza óptica e desempenho eletrônico. Como as aplicações de tecnologia e inteligência artificial (IA) exigem materiais cada vez mais capazes, este desenvolvimento inovador apresenta uma solução promissora.
“Esta descoberta é uma mudança de jogo para materiais condutores transparentes, permitindo-nos superar limitações que têm retido o desempenho do dispositivo ultra-violeta profundo por anos,” disse Bharat Jalan, Shell Chair e professor no Departamento de Engenharia Química e Ciência dos Materiais da Universidade de Minnesota.
A transparência dos semicondutores é fundamental
Ele continuou explicando que a pesquisa mostra uma mistura sem precedentes de transparência e condutividade no espectro ultravioleta profundo. Também abre o caminho para inovações em dispositivos optoeletrônicos de alta potência projetados para funcionar nos ambientes mais desafiadores.
Fengdeng Liu e Zhifei Yang, os primeiros co-autores do estudo e estudantes de Ph.D. em engenharia química e ciência dos materiais que trabalham no laboratório de Jalan, afirmaram que demonstraram as propriedades do material para ser quase inacreditável para aplicações eletrônicas. Para este fim, eles conduziram numerosos experimentos e eliminaram com sucesso defeitos no material para melhorar seu desempenho.
“Através da microscopia eletrônica detalhada, nós vimos que este material estava limpo sem defeitos óbvios, revelando como os perovskites baseados em óxido podem ser poderosos como semicondutores se os defeitos forem controlados”, disse Andre Mkhoyan, um autor sênior no artigo.
Esta pesquisa representa um avanço significativo no desenvolvimento de materiais mais eficientes para aplicações eletrônicas atuais e oferece novas oportunidades para tecnologias futuras que exigem transparência e alta condutividade elétrica.
Você pode ver o estudo por si mesmo na revista Science Advances.
Fonte: Interesting Engineering
