Pesquisadores do MIT descobrem semicondutor com desempenho melhor que o silício

O material, conhecido como arseneto de boro cúbico, fornece alta mobilidade para elétrons e 'buracos' e possui excelente condutividade térmica.

Recentemente, a equipe de pesquisadores do MIT, da Universidade de Houston e de outras instituições realizaram experimentos mostrando que um material conhecido como arseneto de boro cúbico, fornece alta mobilidade para elétrons e 'buracos' (contrapartes carregadas positivamente dos elétrons) e possui excelente condutividade térmica, de acordo com o MIT News.

Segundo os pesquisadores, esse é o o melhor material semicondutor já encontrado, e talvez o melhor possível. Até agora, o arseneto de boro cúbico só foi feito e testado em pequenos lotes em escala de laboratório que não são uniformes. Os pesquisadores tiveram que usar métodos especiais originalmente desenvolvidos por Bai Song, ex-pós-doutorado do MIT, para testar pequenas regiões dentro do material. 

Mais trabalho será necessário para determinar se o arseneto de boro cúbico pode ser feito de forma prática e econômica, o que não deve substituir o silício onipresente. Mas mesmo em um futuro próximo, o material pode encontrar alguns usos onde suas propriedades únicas fariam uma diferença significativa, afirmam os pesquisadores.

A descoberta foi relatada na revista Science, em um artigo do pós-doutorado do MIT Jungwoo Shin e do professor de engenharia mecânica do MIT Gang Chen; Zhifeng Ren na Universidade de Houston; e outros 14 no MIT, na Universidade de Houston, na Universidade do Texas em Austin e no Boston College.

Pesquisas anteriores, incluindo o trabalho de David Broido, coautor do novo artigo, previram teoricamente que o material teria alta condutividade térmica; trabalhos subsequentes provaram essa previsão experimentalmente. Este último trabalho completa a análise confirmando experimentalmente uma previsão feita pelo grupo de Chen em 2018: que o arseneto de boro cúbico também teria mobilidade muito alta para elétrons e buracos, “o que torna esse material realmente único”, diz Chen.


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Os experimentos anteriores mostraram que a condutividade térmica do arseneto de boro cúbico é quase 10 vezes maior que a do silício.

“Então, isso é muito atraente apenas para dissipação de calor”, diz Chen. Eles também mostraram que o material tem um bandgap muito bom, uma propriedade que lhe confere grande potencial como material semicondutor.

O desafio agora, diz ele, é descobrir maneiras práticas de fazer esse material em quantidades utilizáveis. Os métodos atuais de fazê-lo produz um material não muito uniforme, então a equipe teve que encontrar maneiras de testar apenas pequenos trechos locais do material que fossem uniformes o suficiente para fornecer dados confiáveis. Embora tenham demonstrado o grande potencial desse material, “não sabemos se ou onde ele será realmente usado”, diz Chen.




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