Uma equipe liderada por pesquisadores do Instituto Politécnico Rensselaer fez progressos significativos na fabricação de semicondutores, uma descoberta que pode remodelar a produção de chips de computador, dispositivos optoeletrônicos e equipamentos de computação quântica. A equipe, em colaboração com o Laboratório Nacional de Altos Campos Magnéticos (National High Magnetic Field Laboratory), a Universidade Estadual da Flórida (Florida State University) e a Universidade Estadual de Nova York em Buffalo (State University of New York em Buffalo), publicou suas descobertas no mês passado na revista *Nature*, aprofundando nossa compreensão da epitaxia remota.
[Legenda da imagem: Diagrama esquemático do crescimento epitaxial remoto de carbono amorfo espesso.]
A epitaxia remota permite a separação e transferência de camadas cristalinas através da introdução de uma camada intermediária entre o substrato e o filme cristalino em crescimento. Tradicionalmente, acreditava-se que a espessura da camada intermediária deveria ser controlada em até 1 nanômetro, caso contrário, enfraqueceria o efeito guia do substrato sobre o crescimento cristalino. No entanto, Jia Ru, doutora em ciência dos materiais pelo Instituto Politécnico Rensselaer, e sua equipe descobriram experimentalmente que cristais ainda podiam ser cultivados com sucesso usando uma camada de carbono de até 7 nanômetros de espessura, com bom alinhamento entre o cristal e o substrato. Essa descoberta eleva o limite superior da espessura da camada de carbono em 600%.
A pesquisa revela ainda que defeitos estruturais no substrato (como deslocamentos) podem afetar o crescimento cristalino por meio de interações eletrostáticas de longo alcance. O Dr. Jian Shi destacou: "Defeitos podem mediar o crescimento epitaxial de longo alcance, o que amplia a gama de opções de materiais, otimiza a janela de processo e fornece novas ideias para estratégias de liberação de filmes finos e reciclagem de wafers." Usando um sistema modelo de óxido de zinco/nitreto de gálio, a equipe verificou o mecanismo de interação eletrostática de longo alcance induzido por defeitos e confirmou sua universalidade por meio de simulações computacionais em escala atômica.
Para verificar a viabilidade da tecnologia, a equipe construiu um fotodetector baseado em um filme fino de cristal de perovskita, transferiu-o com sucesso para um substrato flexível e o funcionalizou. Essa conquista demonstra que os defeitos do substrato podem ser projetados ativamente como "ferramentas" para controlar o crescimento do cristal, como a programação de "ilhas" funcionais ou camadas epitaxiais em locais específicos, proporcionando precisão crucial para a fabricação de dispositivos quânticos. O Dr. Shi enfatizou: "O mecanismo de interação eletrostática de longo alcance assistido por defeitos fornece aos engenheiros novas ferramentas e espera-se que impulsione a fabricação de semicondutores em direção a maior precisão e controle."
