{"id":3052,"date":"2014-12-19T17:55:58","date_gmt":"2014-12-19T20:55:58","guid":{"rendered":"http:\/\/sbpmat.org.br\/?p=3052"},"modified":"2014-12-20T21:02:55","modified_gmt":"2014-12-21T00:02:55","slug":"artigo-em-destaque-elucidando-o-processamento-do-germanio-para-aplicacoes-em-micro-e-nanoeletronica","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.sbpmat.org.br\/pt\/artigo-em-destaque-elucidando-o-processamento-do-germanio-para-aplicacoes-em-micro-e-nanoeletronica\/","title":{"rendered":"Artigo em destaque: Elucidando o processamento do germ\u00e2nio para aplica\u00e7\u00f5es em micro e nanoeletr\u00f4nica."},"content":{"rendered":"

O artigo cient\u00edfico com participa\u00e7\u00e3o de membros da comunidade brasileira de pesquisa em Materiais em destaque neste m\u00eas \u00e9: GeO2\/Ge structure submitted to annealing in deuterium: Incorporation pathways and associated oxide modifications.<\/em> <\/strong>Bom, N.M.; Soares, G.V.; Hartmann, S.; Bordin, A.; Radtke, C. Applied Physics Letters 105, 141605 (2014); DOI: 10.1063\/1.4898062.<\/p>\n

Mat\u00e9ria de divulga\u00e7\u00e3o: Elucidando o processamento do germ\u00e2nio para aplica\u00e7\u00f5es em micro e nanoeletr\u00f4nica<\/strong><\/p>\n

O germ\u00e2nio (Ge) \u00e9 um dos materiais semicondutores elencados como poss\u00edveis alternativas ao sil\u00edcio para aplica\u00e7\u00f5es na ind\u00fastria micro e nanoeletr\u00f4nica. Contudo, o processamento de materiais baseados em germ\u00e2nio visando a otimizar suas propriedades el\u00e9tricas para essas aplica\u00e7\u00f5es ainda se apresenta como desafio \u00e0 ci\u00eancia.<\/span><\/p>\n

Nesse contexto, uma equipe de pesquisadores da Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS) investigou o tratamento t\u00e9rmico (annealing<\/em>) de estruturas de germ\u00e2nio em atmosfera de deut\u00e9rio (is\u00f3topo do hidrog\u00eanio que permite o uso de t\u00e9cnicas anal\u00edticas espec\u00edficas para sua quantifica\u00e7\u00e3o). Os resultados do estudo foram recentemente publicados\u00a0no prestigiado peri\u00f3dico\u00a0Applied Physics Letters\u00a0<\/em>(APL).<\/span><\/p>\n

O estudo que deu origem ao artigo faz parte da pesquisa de doutorado, em andamento, de Nicolau Molina Bom<\/a>, orientada pelo professor Claudio Radtke<\/a>\u00a0no marco do programa de p\u00f3s-gradua\u00e7\u00e3o em Microeletr\u00f4nica da UFRGS. “Este trabalho surgiu como sequ\u00eancia dos estudos desenvolvidos durante meu mestrado, envolvendo sistemas de \u00f3xido de alum\u00ednio sobre germ\u00e2nio (Al2<\/sub>O3<\/sub>\/Ge)”, relata Nicolau.<\/span><\/p>\n

Na pesquisa de mestrado, tamb\u00e9m orientada por Radtke, Bom observou que a deposi\u00e7\u00e3o de materiais diel\u00e9tricos sobre substratos de germ\u00e2nio, bem como seu processamento por meio de tratamentos t\u00e9rmicos, induzem a oxida\u00e7\u00e3o do semicondutor e a forma\u00e7\u00e3o de di\u00f3xido de germ\u00e2nio (GeO2<\/sub>). Devido \u00e0s rea\u00e7\u00f5es que ocorrem entre o \u00f3xido formado e o substrato de germ\u00e2nio, a estrutura sofre modifica\u00e7\u00f5es f\u00edsico-qu\u00edmicas que ocasionam a degrada\u00e7\u00e3o de suas propriedades el\u00e9tricas. “Assim, ficou claro que a compreens\u00e3o destes mecanismos era fundamental para o uso do germ\u00e2nio em aplica\u00e7\u00f5es industriais”, conta Bom.<\/p>\n

Incorpora\u00e7\u00e3o de hidrog\u00eanio<\/span><\/strong><\/p>\n

No artigo publicado na APL, os autores reportam que o tratamento t\u00e9rmico foi realizado em amostras de di\u00f3xido de germ\u00e2nio sobre germ\u00e2nio (GeO2<\/sub>\/Ge), de di\u00f3xido de germ\u00e2nio sobre sil\u00edcio (GeO2<\/sub>\/Si) e de di\u00f3xido de sil\u00edcio sobre sil\u00edcio (SiO2<\/sub>\/Si).\u00a0Um dos\u00a0efeitos do tratamento evidenciados por meio das an\u00e1lises foi a incorpora\u00e7\u00e3o de hidrog\u00eanio, em maiores propor\u00e7\u00f5es no GeO2<\/sub>\/Ge do que no SiO2<\/sub>\/Si.<\/span><\/p>\n

Os autores atribuem esse efeito \u00e0 ocupa\u00e7\u00e3o, por parte dos \u00e1tomos de hidrog\u00eanio, de vac\u00e2ncias de oxig\u00eanio\u00a0(pontos da rede cristalina nos quais, no lugar dos \u00e1tomos esperados, existem \u201cvagas\u201d), geradas durante o tratamento t\u00e9rmico, tanto no interior do di\u00f3xido de germ\u00e2nio quanto na interface GeO2<\/sub>\/Ge.<\/span><\/p>\n

Outro efeito observado pelos cientistas foi a volatiliza\u00e7\u00e3o da camada de \u00f3xido, principalmente a temperaturas superiores a 450 \u00baC, acarretando modifica\u00e7\u00f5es na estrutura qu\u00edmica da camada de \u00f3xido remanescente nas amostras.<\/span><\/p>\n

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Representa\u00e7\u00e3o esquem\u00e1tica dos principais resultados do artigo, enviada por Nicolau Bom.<\/figcaption><\/figure>\n

Contribui\u00e7\u00e3o e aplica\u00e7\u00f5es do trabalho<\/span><\/strong><\/p>\n

“O maior m\u00e9rito de nosso estudo consiste na elucida\u00e7\u00e3o dos processos f\u00edsico-qu\u00edmicos envolvidos na incorpora\u00e7\u00e3o de hidrog\u00eanio em estruturas de GeO2<\/sub>\/Ge”,\u00a0avalia Nicolau Bom, que \u00e9 autor correspondente do artigo.\u00a0“Al\u00e9m disso, a compreens\u00e3o dessas intera\u00e7\u00f5es\u00a0ter\u00e1 papel decisivo na escolha dos par\u00e2metros adequados de processamento em aplica\u00e7\u00f5es industriais envolvendo germ\u00e2nio”, completa.<\/span><\/p>\n

De fato, os resultados do estudo podem ser aplicados, por exemplo, no desenvolvimento de transistores de efeito de campo metal-\u00f3xido-semicondutor (MOSFET) baseados em estruturas de germ\u00e2nio. “O MOSFET \u00e9 o \u201ccarro-chefe\u201d da ind\u00fastria micro\/nanoeletr\u00f4nica e refer\u00eancia para a Lei de Moore”, comenta Bom. Entretanto, de acordo com o doutorando, os resultados apresentados no artigo tamb\u00e9m podem ser \u00fateis na fabrica\u00e7\u00e3o de dispositivos com arquiteturas inovadoras, como o transistor de efeito de campo de po\u00e7o qu\u00e2ntico (QWFET). “O alto desempenho apresentado por QWFETs – em virtude das altas mobilidades obtidas pelo confinamento qu\u00e2ntico – coloca este dispositivo como uma alternativa promissora para superar as limita\u00e7\u00f5es f\u00edsicas dos MOSFETs convencionais”, afirma Bom.<\/span><\/p>\n

O estudo que originou o artigo da APL recebeu financiamento do\u00a0INCT Namitec, INCT de Engenharia de Superf\u00edcies, CNPq, CAPES e FAPERGS.<\/span><\/p>\n

F\u00edsica, Qu\u00edmica, Ci\u00eancia de Superf\u00edcies e Micro\/nanoeletr\u00f4nica<\/span><\/strong><\/p>\n

O artigo da APL se insere em um contexto maior de pesquisa, dentro do grupo “F\u00edsico-qu\u00edmica de superf\u00edcies e interfaces s\u00f3lidas<\/a>” (FQSIS)\u00a0da UFRGS. A ideia central que norteia esse trabalho \u00e9 compreender os mecanismos f\u00edsico-qu\u00edmicos envolvidos em materiais alternativos \u00e0 estrutura cl\u00e1ssica SiO2<\/sub>\/Si, de modo a superar as limita\u00e7\u00f5es da nanoeletr\u00f4nica baseada no sil\u00edcio.”Neste contexto, a interdisciplinaridade entre F\u00edsica, Qu\u00edmica e Engenharia \u00e9 uma consequ\u00eancia natural do trabalho, onde os conhecimentos oriundos dos diferentes campos de estudo se complementam na investiga\u00e7\u00f5es destes sistemas”, comenta.<\/span><\/p>\n

Al\u00e9m de estudos sobre germ\u00e2nio, o grupo conta com trabalhos desenvolvidos em torno de diel\u00e9tricos de porta com alta constante diel\u00e9trica (os chamados\u00a0high-\u03ba<\/em>), SiC (material voltado a aplica\u00e7\u00f5es em condi\u00e7\u00f5es extremas de temperatura, tens\u00e3o e frequ\u00eancia) e grafeno.<\/span><\/p>\n

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Quatro dos cinco autores do artigo. A partir da esquerda, Samuel Hartmann, Nicolau Molina Bom, Cl\u00e1udio Radtke e Anderson Bordin.<\/figcaption><\/figure><\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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