Fase negligenciada do seleneto de índio viabiliza transistores lógicos em escala de pastilha
Pesquisadores da Universidade de Ciência e Tecnologia de Pohang, na Coreia do Sul, transformaram uma estrutura cristalina até então ignorada do seleneto de índio (In2Se3) em candidata promissora para a eletrônica lógica de próxima geração. O trabalho, publicado em outubro de 2026, mostra que essa fase, chamada de fase kappa (κ), permite fabricar transistores que funcionam de maneira uniforme sobre pastilhas de 4 polegadas, condição essencial para que um material novo seja viável na produção industrial de circuitos.
A descoberta parte de um princípio fundamental da ciência dos materiais: os mesmos átomos, organizados de maneiras diferentes, originam substâncias com propriedades completamente distintas. O exemplo clássico é o carbono, que pode formar tanto o grafite quanto o diamante, o material natural mais duro que existe. Com os semicondutores ocorre fenômeno semelhante, e o seleneto de índio segue essa regra, com sua fase kappa apresentando um comportamento bastante diferente das fases convencionais já conhecidas do material.
Análises ópticas, estruturais e elétricas revelaram que a fase kappa do In2Se3 é intrinsecamente não ferroelétrica, o que a distingue das fases alfa, beta e gama do mesmo composto. Um material ferroelétrico é aquele capaz de ter sua polarização elétrica interna invertida pela aplicação de um campo externo. Nas fases convencionais do seleneto de índio, esse chaveamento acontece e representa um obstáculo para a confiabilidade dos dispositivos; na fase kappa, o arranjo atômico suprime essa alternância, removendo o problema para aplicações lógicas.
A fabricação foi realizada por evaporação térmica controlada, um processo em que o material é vaporizado e depositado em camadas sobre a pastilha. Os filmes de kappa In2Se3 resultaram bem cristalizados, com estrutura em camadas, e tiveram suas propriedades elétricas aprimoradas por um recozimento, ou seja, um aquecimento controlado, realizado em temperatura relativamente baixa de 250 graus Celsius. A combinação permitiu obter películas uniformes em toda a extensão da pastilha.
Com esses filmes, a equipe construiu transistores de efeito de campo, componentes que controlam o fluxo de corrente por meio de uma tensão aplicada, com comportamento do tipo n, no qual a condução é feita por elétrons. Os dispositivos apresentaram características de transferência estáveis em modo de enriquecimento e confiabilidade ao longo de operação prolongada. Além do desempenho elétrico, o material responde a um desafio persistente dos semicondutores bidimensionais, aqueles com espessura de poucas camadas atômicas: crescer de forma uniforme o bastante para equipar circuitos reais.
O passo seguinte do trabalho foi demonstrar a integração monolítica, feita sobre um único substrato, entre o transistor tipo n da fase kappa e um transistor tipo p, baseado em um semicondutor de óxido de telúrio com adição de selênio. A combinação dos dois tipos formou inversores complementares, circuitos elementares da lógica digital responsáveis por inverter o sinal de entrada. Esses inversores alcançaram operação com transição completa de tensão, alta margem de ruído estático, que mede a tolerância do circuito a perturbações, e grande ganho de tensão, indicativo de forte capacidade de amplificação.
Para os autores, os resultados estabelecem a fase kappa do seleneto de índio como um semicondutor bidimensional promissor, capaz de superar limitações intrínsecas das fases convencionais do mesmo material. O aproveitamento de uma estrutura que a comunidade científica tinha deixado de lado mostra que revisitá-la pode render caminhos inéditos para os componentes que servirão de base aos futuros processadores.
O avanço tem apelo prático direto para a indústria de semicondutores, ao unir duas qualidades raras em um único material bidimensional: crescimento uniforme em escala de pastilha e ausência de comportamento ferroelétrico. O estudo completo, conduzido por Jaeyun Lee e colaboradores, está disponível na publicação na revista Nature Communications, que reúne os detalhes da fabricação, das caracterizações e da integração dos circuitos.
