É uma nova arquitetura de transístor construído com camadas 2D do semicondutor seleneto de índio e, mais surpreendentemente, do metal bismuto.

Redação do Site Inovação Tecnológica - 11/09/2026

Tirania de Boltzmann

Cada nova gera??o da microeletr?nica depende de melhorias no desempenho dos transistores para aumentar a capacidade de computa??o. No entanto, a tecnologia de semicondutores convencional atingiu um limite f?sico conhecido como "tirania de Boltzmann".

Essa fronteira, que define o limite inferior para a tens?o necess?ria para alternar uma corrente em temperatura ambiente, restringe a efici?ncia energ?tica dos transistores tradicionais e impede o progresso na eletr?nica de alto desempenho.

A boa not?cia ? que Zehan Wu e colegas da Universidade Polit?cnica de Hong Kong descobriram um modo de contornar a tirania de Boltzmann usando nanomateriais bidimensionais (2D).

A inova??o consiste em uma nova arquitetura de trans?stor de efeito de campo de tunelamento (TFET) constru?do com camadas 2D alternadas do semicondutor seleneto de ?ndio (InSe) e, mais surpreendentemente, do metal bismuto (Bi).

Com um controle preciso sobre a estrutura das camadas em nanoescala, o bismuto, normalmente semimet?lico, transformou-se em um semicondutor em forma bidimensional, criando um alinhamento ideal das bandas de energia para que os el?trons "saltem" de modo muito eficiente para o InSe, por meio do mecanismo de tunelamento qu?ntico.

O trans?stor Bi/InSe resultante atingiu valores de oscila??o sub-limiar (SS, uma medida da barreira de comuta??o) bem abaixo do limite termoi?nico de 60 mV/d?cada (este ? o limite de Boltzmann) ao longo de seis ordens de magnitude da comuta??o de corrente. Operando ? temperatura ambiente em substratos de sil?cio padr?o de escala centim?trica, o componente exigiu uma faixa de tens?o de porta de apenas 160 mV - muito inferior aos 800 mV exigidos pelos MOSFETs mais avan?ados.

"O Roteiro Internacional para Dispositivos e Sistemas (IRDS) identificou os TFETs como a alternativa mais promissora aos MOSFETs. Ao substituir a emiss?o termoi?nica pelo tunelamento qu?ntico, o nosso trans?stor de heteroestrutura 2D ultrapassa este limite de 60 mV por d?cada, superando a limita??o padr?o dos MOSFETs. O nosso TFET abre caminho para circuitos integrados de consumo ultrabaixo e alto desempenho, essenciais para os emergentes chips de IA e aplica??es avan?adas de semicondutores," disse o professor Jianhua Hao.

O TFET (trans?stor de efeito de campo de tunelamento) ? um tipo emergente de trans?stor que usa o tunelamento qu?ntico, em vez da emiss?o termi?nica, para controlar o fluxo de corrente.

Os transistores de efeito de campo semicondutores de ?xido met?lico complementares (MOSFETs) convencionais exploram a emiss?o termoi?nica das cargas el?tricas sobre uma barreira, impulsionadas pela tens?o na porta, cujo m?nimo ? de apenas 60 milivolts (mV), o tal do limite de Boltzmann.

Os TFETs, por sua vez, em vez de fornecerem energia t?rmica para os el?trons superarem a barreira de potencial, modulam o tunelamento de banda a banda por meio de um campo el?trico. Como n?o est? sujeita ao limite de Boltzmann, essa arquitetura chaveia muito mais r?pido do que os transistores convencionais, al?m de exigir muito menos energia.

Apesar de surpreendente, o uso do metal bismuto para fabricar transistores n?o ? exatamente uma novidade: Esse material vem figurando entre as estrelas para uma eletr?nica p?s-sil?cio.