Que os nanotubos de carbono são promissores todo o mundo já sabe. Mas que eles já podem ser utilizados para a construção de chips em escala industrial o mundo só ficou sabendo nesta semana, durante a apresentação de um trabalho inédito feito por cientistas da Universidade de Stanford, Estados Unidos.

Escala de wafer

"Nós demonstramos processos que são escaláveis, que são semelhantes à fabricação tradicional de semicondutores na escala de wafers," diz o Dr. H.-S. Philip Wong, um dos membros da equipe que desenvolveu a tecnologia. Wafers são as pastilhas de silício utilizadas para a fabricação de microprocessadores e circuitos integrados de todos os tipos.

O Dr. Wong e seus colegas desenvolveram uma técnica para a fabricação desses circuitos integrados contendo componentes complexos feitos com nanotubos de carbono. O método funciona em escala industrial e com a repetitividade e consistência necessárias para ser economicamente viável.

Circuitos de nanotubos em escala industrial

Como suas características permitem seu uso como transistores com altíssima velocidade de chaveamento e com baixo consumo de energia, os nanotubos de carbono são objeto de estudo de inúmeras equipes ao redor do mundo. Mas esta é a primeira vez que se demonstra ser possível utilizá-los para a fabricação de componentes em escala industrial.

Na nova técnica, os nanotubos de carbono são crescidos sobre uma pastilha de quartzo de 10 centímetros de diâmetro e depois transferidos para o wafer definitivo, contendo eletrodos metálicos. Os nanotubos podem então conectar esses eletrodos para formar transistores e portas lógicas.

O quartzo otimiza o crescimento dos nanotubos de carbono, mas até agora vinha se mostrando muito sensível ao calor necessário durante o processo. Os cientistas resolveram esse problema diminuindo a velocidade do aquecimento quando ele se aproxima de um ponto crítico, que fazia o quartzo trincar.

Algoritmo estatístico

Os eletrodos metálicos são construídos seguindo um algoritmo que garante que as portas lógicas irão funcionar mesmo que alguns nanotubos fiquem fora de posição. Nas provas de demonstração da nova técnica os pesquisadores fabricaram 197 chips, cada um contendo 1.000 transistores. Os testes mostraram que 99% deles são funcionais.

O processo é totalmente compatível com a tecnologia CMOS, utilizada pela indústria eletrônica, o que torna esses transistores de nanotubos de carbono os candidatos favoritos para o desenvolvimento de novos chips muito mais eficientes do que os atuais.

"Esta é a primeira vez que alguém demonstrou experimentalmente que é possível fabricar circuitos à base de nanotubos de carbono robustos e imunes a imperfeições em escala total de wafer e sem pagar o preço de técnicas caras de busca de defeitos e garantia de tolerância contra falhas," diz outro membro da equipe, Dr. Subhasish Mitra.

Os resultados práticos agora apresentados representam a continuação de um avanço anunciado há exatamente um ano, quando os cientistas desenvolveram os algoritmos que permitem a construção dos circuitos eletrônicos com nanotubos de carbono.

Bibliografia

Integrated Wafer-scale Growth and Transfer of Directional Carbon Nanotubes...
Nishant Patil, Albert Lin, Edward Myers, H.-S. Philip Wong, Subhasish Mitra
2008 Symposia on VLSI Circuits and Technology Proceedings
June 2008

(Inovação Tecnológica, 24/06/2008)