Uma equipe de pesquisa desenvolveu com sucesso a tecnologia de integração de óxido dopado induzida por laser (LODI), que altera a condutividade de semicondutores com um único processo a laser, transformando o dióxido de titânio (TiO₂) tradicionalmente dopado com elétrons em um semicondutor do tipo p dopado com lacunas. Esta pesquisa, publicada na revista *Small*, foi liderada pelo Professor Kwon Hyuk-jun do Departamento de Engenharia Elétrica e Ciência da Computação do Instituto de Ciência e Tecnologia de Daegu Gyeongbuk.
Os semicondutores são classificados em tipo n e tipo p com base na condutividade de suas partículas. Os semicondutores do tipo n conduzem corrente por meio de elétrons, enquanto os semicondutores do tipo p conduzem corrente por meio de lacunas (vacâncias de elétrons). A maioria dos dispositivos eletrônicos utiliza circuitos CMOS (semicondutor de óxido metálico complementar), que exigem a utilização de ambas as propriedades. Embora o dióxido de titânio (TiO₂) seja considerado um "material semicondutor ideal" devido à sua não toxicidade, abundância e boa estabilidade, sua estrutura cristalina estável restringe o movimento de lacunas, limitando seu uso a semicondutores do tipo n e permitindo apenas o transporte de elétrons, o que não atende às demandas de projetos de circuitos de alta eficiência.
Para superar essa limitação, a equipe de pesquisa desenvolveu a tecnologia LODI, que utiliza o mesmo feixe de laser para realizar simultaneamente a oxidação e a dopagem, simplificando o complexo processo em uma única etapa. Quando uma fina camada de óxido de alumínio (Al₂O₃) é depositada sobre uma fina camada de titânio (Ti), a irradiação a laser por alguns segundos faz com que os íons de alumínio se difundam, e o titânio se combine com o oxigênio para formar dióxido de titânio (TiO₂). Isso desequilibra o balanço de elétrons, criando lacunas e formando um semicondutor do tipo p. Os processos tradicionais exigem tratamento térmico em alta temperatura e implantação iônica a vácuo, levando dezenas de horas e necessitando de equipamentos caros e um ambiente de vácuo, o que limita as aplicações comerciais. A tecnologia LODI, no entanto, requer apenas um único feixe de laser e alcança o mesmo efeito em segundos, prometendo se tornar a tecnologia de fabricação de semicondutores da próxima geração, reduzindo significativamente o tempo e o custo do processo.
O professor Quan Hejun afirmou: “Esta pesquisa é significativa, transformando o óxido de titânio, usado principalmente como um semicondutor do tipo n, em um semicondutor do tipo p, ao mesmo tempo que simplifica o complexo processo tradicional em um único processo a laser. Essa tecnologia original, capaz de controlar com precisão o tipo de condutividade dos semicondutores de óxido, lançará as bases para a realização de dispositivos altamente integrados e confiáveis da próxima geração.”
