A fabricação das estruturas de semicondutores envolve várias etapas rigorosas, mas a equipe brasileira desenvolveu processo mais rápido e eficaz; entenda
Um grupo de pesquisadores brasileiros associados ao Centro de Desenvolvimento de Materiais Funcionais (CDMF), apoiado pela Fapesp, desenvolveu uma rota inédita para produzir materiais semicondutores, classe essencial para o desenvolvimento de novas tecnologias de ponta associadas à transição energética (como peças de captação de energia, chips, smartphones e baterias).
O estudo, publicado na revista Materials Today Chemistry, descreve uma metodologia nova e eficiente para transformar um material precursor, como é chamada a matéria-prima inicial na fabricação dos semicondutores, em uma estrutura com propriedades eletrônicas e ópticas avançadas.
A técnica utiliza pulsos de laser para modificar estruturalmente a matéria.
A fabricação das estruturas de semicondutores envolve várias etapas rigorosas, que exigem controle da atmosfera e tratamentos térmicos. A equipe brasileira, por sua vez, demonstrou que é possível obter um material semicondutor-metálico a partir de um único composto, unindo a interação rápida entre a luz (os lasers) e a matéria.
O ponto de partida, segundo o estudo, foi o ortovanadato de prata (Ag₃VO₄), material semicondutor conhecido por apresentar propriedades de catálise sob luz. O material foi irradiado com pulsos de laser de femtossegundos (da ordem de 10⁻¹⁵ segundo), a fim de transformar sua estrutura sem utilizar fontes térmicas de aquecimento.
Em vez de fontes de calor e do controle da atmosfera, os pesquisadores utilizaram excitações eletrônicas ultrarrápidas.
Essa combinação resultou em três fases distintas, que se organizam em um arranjo viável para semicondutores capazes de transmitir e converter energia. O método é mais vantajoso em relação às rotas convencionais porque utiliza uma única etapa, consome menos reagentes e permite controle mais preciso dos processos.
Do ponto de vista industrial, além disso, apresenta menor custo energético e gera menos resíduos, o que está alinhado a princípios de sustentabilidade.
O que são semicondutores?
Semicondutores são materiais que conduzem eletricidade de maneira intermediária entre um material condutor, como o cobre, e um isolante, como o vidro, permitindo controlar o fluxo de elétrons com precisão.
Eles são a base de tecnologias importantes, como computadores e celulares, que utilizam semicondutores em seus transistores (responsáveis por processar informações binárias e permitir o funcionamento dos sistemas). Bilhões de transistores semicondutores compõem um único chip empregado nessas tecnologias.
Também são utilizados em células de captação de energia solar, LEDs e sensores, aplicados a equipamentos médicos, tecnologias de defesa e baterias para veículos eletrificados.
A pesquisa desenvolvida no CDMF pode contribuir, agora, para o desenvolvimento das cadeias produtivas e da engenharia de materiais em escala industrial, permitindo fabricar de forma mais eficaz estruturas com propriedades eletrônicas e ópticas superiores.
A técnica pode eliminar etapas químicas e reduzir o custo operacional de diversos processos de conversão energética, afirma o estudo.
O Brasil ainda não figura como um dos principais produtores de semicondutores avançados, como chips de última geração. No entanto, centros de pesquisa como o Centro Nacional de Tecnologia Eletrônica Avançada, no Rio Grande do Sul, já desenvolvem chips RFID, dispositivos de identificação que armazenam dados e permitem rastrear objetos. A produção é considerada uma das mais avançadas do setor no país.
Já o Centro de Tecnologia da Informação Renato Archer, ligado ao Ministério da Ciência, Tecnologia e Inovação, desenvolve protótipos e tecnologias de microeletrônica para apoiar a indústria nacional e mantém parcerias com institutos de pesquisa internacionais para o desenvolvimento inicial de semicondutores.
