Editorial: VEM AÍ UMA NOVA GERAÇÃO DE TRANSISTORES MOSFET

Fernando Andrette
fernando@clubedoaudio.com.br

Antes que você solte a frase: “Lá vem o Andrette novamente com sua defesa da nanotecnologia”, vou começar por dizer o que um dos envolvidos neste novo e revolucionário método de scanear os elétrons, escreveu na apresentação do artigo: “É sempre incrível quando você vê a intersecção da física teórica com a engenharia prática. Ideias e teorias de décadas atrás estão encontrando um lar perfeito em uma nova técnica, que no passado recente os teóricos sequer cogitavam ser possível”. Essa nova descoberta que abrirá perspectivas antes apenas cogitáveis no campo teórico, se concentrou em transistores de efeito de campo semicondutores de óxido metálico (MOSFETs), que são encontrados em quase que todos os dispositivos eletrônicos que utilizamos em nosso dia a dia. Até recentemente estes eram fabricados com silício e dióxido de silício, e agora também podem ser fabricados com outros materiais, incluindo o carboneto de silício como um bom material semicondutor. Descobriu-se que o novo material tem vantagens substanciais para altas temperaturas e aplicações de alta potência, no entanto eles também têm um defeito de escala atômica que impede seu uso em grande escala – até o momento. Pois bem, o estudante de doutorado em ciências de engenharia mecânica, James Ashton, desenvolveu uma nova técnica para estudar defeitos em materiais semicondutores. A nova ferramenta analítica faz uso de campos magnéticos extremamente pequenos e frequências muito menores do que as normalmente usadas para detectar defeitos e imperfeições nos MOSFETs. A abordagem fornece informações estruturais sobre as interações magnéticas entre elétrons e núcleos magnéticos, de maneira muito mais objetiva e contundente. O que irá facilitar, em muito, a fabricação de uma nova geração de transistores MOSFET, com um índice de defeito quase que próximo de zero. E quando falamos em alta escala de produção, essa descoberta soa como música aos ouvidos (desculpe a analogia, amigo leitor). O processo de escaneamento é tão preciso, que foi possível detectar um único átomo ausente para cada 5000 átomos, o que já é suficiente para descartar aquele transistor do lote fabricado. Para detectar tais desvios, os pesquisadores ampliaram a ressonância magnética utilizada para o nível da nano, para medir os efeitos do ‘spin’ (é o fenômeno que descreve característica fundamental de partículas, como elétrons, prótons e nêutrons), possibilitando capturar as imperfeições nos MOSFETs, com spin alterado, tanto no núcleo dos átomos que o cercam, como ao seu redor em seu campo magnético. Essa possibilidade de observar essas interações, e suas consequências, pode revelar detalhes estruturais e químicos e nos levar a um outro patamar de entendimento sobre como aprimorar o desenvolvimento de componentes eletrônicos – e não só dos transistores MOSFET. O artigo conclui que, quando um elétron gira dentro dos centros de defeito, este ‘vira’ ou muda seu estado de rotação, e quando se aplica um campo eletromagnético, eles eventualmente relaxam de volta ao seu estado de rotação original. Mostrando de forma cabal como os núcleos magnéticos localizados perto dos elétrons do defeito afetam o processo de relaxamento – é o vilão que irá eliminar aquele MOSFET.

O leitor leigo, e apenas interessado em descobrir a melhor maneira de ouvir sua música, pode estar achando essa descoberta algo muito distante de sua realidade e do seu dia a dia. Relaxe, pois quando uma nova geração de semicondutores eletrônicos estiver no mercado, você certamente irá perceber as possíveis melhorias, e lembrar deste editorial escrito em junho de 2022.

O futuro é iminente meu caro amigo!