Eletrônica

Monocristais de grandes dimensões criados com laser

Redação do Site Inovação Tecnológica -  11/04/2016

Os monocristais podem ser criados em qualquer formato e em grandes dimensões. Embaixo, dois bastões criados com a nova técnica (esquerda) e uma seção de um deles vista no microscópio (direita). [Imagem: Dmytro Savytskii et al. - 10.1038/srep23324]

Monocristal

Uma equipe da Universidade Lehigh, nos EUA, desenvolveu uma técnica para criar cristais únicos de grandes dimensões.

Isto deverá ter um grande impacto na fabricação de materiais de alta tecnologia usados pela indústria, como na microeletrônica, células solares e dispositivos fotônicos.

Sendo um único cristal, os sólidos monocristalinos possuem propriedades superiores porque não há interfaces entre inúmeros pequenos cristais, como nos materiais policristalinos. No monocristal, todos os átomos do material são organizados em uma estrutura de rede 3D perfeitamente ordenada.

"As fronteiras entre os minúsculos cristais nos materiais policristalinos são fracos ou representam ligações ruins, dando aos materiais propriedades indesejáveis," explica Himanshu Jain, membro da equipe.

Recristalização

A equipe trabalhou com um material vítreo da família dos calcogenetos, chamado sulfeto de antimônio (Sb2S3). Para induzir a formação de um monocristal, o vidro é aquecido por um laser até sua temperatura de cristalização, que é bem menor do que a temperatura de fusão.

"Uma vez que tenhamos feito uma linha monocristalina, nós retornamos para obter linhas adicionais de monocristais paralelos e, eventualmente, uma superfície de cristal de camada única na superfície do vidro. Podemos tecer essas linhas para converter a superfície inteira do vidro em um único cristal," descreveu Jain.

Os monocristais de grandes dimensões terão inúmeras aplicações, incluindo lasers, células solares e LEDs (diodos emissores de luz), nos quais o material semicondutor depende de camadas extremamente finas de um único cristal sobre um substrato.

Monocristais por fusão

A indústria microeletrônica depende do silício monocristalino em grandes tamanhos, mas as pastilhas são fabricadas por fusão, o que não é adequado para vários materiais tecnologicamente interessantes porque eles se decompõem, perdendo suas características mais desejadas.

"Um monocristal, não tendo fronteiras, tem propriedades superiores. Ele é mecanicamente mais forte em ambientes corrosivos, é superior eletronicamente e transmite bem a luz," acrescenta Jain.

Bibliografia:

Demonstration of single crystal growth via solid-solid transformation of a glass
Dmytro Savytskii, Brian Knorr, Volkmar Dierolf, Himanshu Jain
Nature Scientific Reports
Vol.: 6, Article number: 23324
DOI: 10.1038/srep23324