Pesquisadores da Universidade de Minnesota desenvolveram um novo materials que será elementary para tornar a próxima geração de eletrônicos de alta potência mais rápida, transparente e eficiente. Este materials projetado artificialmente permite que os elétrons se movam mais rapidamente, permanecendo transparentes à luz visível e ultravioleta, quebrando o recorde anterior.
A pesquisa, publicada em Avanços da Ciênciauma revista científica revisada por pares, marca um avanço significativo no design de semicondutores, que é essential para uma indústria world de um trilhão de dólares que deverá continuar a crescer à medida que as tecnologias digitais se expandem.
Os semicondutores alimentam quase todos os eletrônicos, de smartphones a dispositivos médicos. A chave para o avanço dessas tecnologias reside na melhoria do que os cientistas chamam de materiais de “band hole ultralargo”. Esses materiais podem conduzir eletricidade de forma eficiente, mesmo sob condições extremas. Os semicondutores de banda ultralarga permitem alto desempenho em temperaturas elevadas, tornando-os essenciais para eletrônicos mais duráveis e robustos.
Neste artigo, os pesquisadores procuraram a criação de uma nova classe de materiais com maior “hole de banda”, aumentando a transparência e a condutividade. Esta conquista única apoia o desenvolvimento de dispositivos mais rápidos e eficientes, abrindo caminho para avanços em computadores, smartphones e, potencialmente, até mesmo na computação quântica.
O novo materials é um óxido condutor transparente, criado com uma estrutura especializada em camadas finas que aumenta a transparência sem sacrificar a condutividade. À medida que as aplicações de tecnologia e inteligência synthetic exigem materiais cada vez mais capazes, este desenvolvimento inovador oferece uma solução promissora.
“Esta inovação é uma virada de jogo para materiais condutores transparentes, permitindo-nos superar as limitações que impediram o desempenho do dispositivo ultravioleta profundo durante anos”, disse Bharat Jalan, presidente da Shell e professor do Departamento de Engenharia Química da Universidade de Minnesota e Ciência dos Materiais.
O trabalho não apenas demonstra uma combinação sem precedentes de transparência e condutividade no espectro ultravioleta profundo, mas também abre caminho para inovações em dispositivos optoeletrônicos e de alta potência que podem operar nos ambientes mais exigentes, explicou Jalan.
Os primeiros coautores do estudo, Fengdeng Liu e Zhifei Yang, Ph.D. em engenharia química e ciência de materiais. estudantes que trabalham no laboratório de Jalan disseram que provaram que as propriedades do materials eram quase perfeitas demais para serem acreditadas para essas aplicações eletrônicas. Eles realizaram vários experimentos e eliminaram defeitos no materials para aumentar seu desempenho.
“Através de microscopia eletrônica detalhada, vimos que este materials estava limpo, sem defeitos óbvios, revelando o quão poderosas as perovskitas à base de óxido podem ser como semicondutores se os defeitos forem controlados”, disse Andre Mkhoyan, autor sênior do artigo e Ray D. e Mary T. Johnson Presidente e Professora do Departamento de Engenharia Química e Ciência de Materiais da Universidade de Minnesota.
Além de Jalan, Liu, Yang e Mkhoyan, a equipe incluiu Silo Guo, do Departamento de Engenharia Química e Ciência de Materiais da Universidade de Minnesota, e David Abramovitch e Marco Bernardi, do Departamento de Física Aplicada e Ciência de Materiais do Instituto de Tecnologia da Califórnia.
