Cientistas na Alemanha desenvolveram uma liga semicondutora inteiramente nova, a CSiGeSn, composta por carbono, silício, germânio e estanho. Este avanço, liderado por especialistas do Forschungszentrum Jülich e do Leibniz Institute for Innovative Microelectronics (IHP), supera desafios históricos na integração desses elementos em uma única estrutura cristalina estável. A pesquisa foi publicada na revista Advanced Materials.
A liga CSiGeSn é notável por sua compatibilidade com os processos de fabricação de chips existentes, especialmente o padrão CMOS. Essa integração com a infraestrutura atual da indústria de semicondutores remove barreiras significativas para a comercialização. A capacidade de ajustar as propriedades do material abre um leque de novas aplicações em eletrônica, fotônica e tecnologia quântica.
O Dr. Dan Buca, do Forschungszentrum Jülich, descreveu o avanço como a realização de um objetivo de longa data: o "semicondutor definitivo do Grupo IV". A equipe utilizou um sistema de deposição química a vapor (CVD) da AIXTRON AG para produzir o material, permitindo o ajuste fino das propriedades ópticas e eletrônicas. As aplicações potenciais incluem lasers de temperatura ambiente, fotodetectores, circuitos quânticos e dispositivos termoelétricos eficientes.
O Professor Dr. Giovanni Capellini do IHP destacou que a liga oferece uma combinação única de propriedades ópticas ajustáveis e compatibilidade total com silício, estabelecendo a base para componentes fotônicos, termoelétricos e quânticos escaláveis. Historicamente, a combinação de elementos do Grupo IV, como carbono e estanho, em uma única rede cristalina tem sido um desafio considerável devido às suas diferenças de tamanho atômico e comportamento de ligação.
A adição de carbono à liga CSiGeSn oferece um controle ainda maior sobre o "band gap" do material, um fator crucial que determina o comportamento eletrônico e fotônico. Essa capacidade de ajuste fino é fundamental para impulsionar o desempenho além das capacidades atuais. A integração da CSiGeSn em chips pode levar a dispositivos mais eficientes e versáteis, impactando setores como tecnologia vestível e energia renovável.
Este avanço representa um passo significativo na busca por materiais semicondutores de próxima geração, com o potencial de remodelar o futuro da computação e da tecnologia. A pesquisa demonstra a engenharia de precisão e a inovação em processos de fabricação para superar limitações de materiais anteriores.