A exuberante flexoeletricidade de semicondutores

Claudio Macedo
29/09/2016

Material sob flexão. [1]
Material sob flexão. [1]
Flexoeletricidade é uma propriedade de alguns materiais que geram um campo elétrico ao serem submetidos a uma deformação do tipo flexão (ver figura). O fenômeno ocorre porque ao flexionar o material, os átomos da parte mais interna da curva (lado côncavo) sofrem uma compressão e os da parte externa (lado convexo) são afastados um do outro; isso induz uma redistribuição de cargas elétricas entre o lado côncavo e o convexo.

Até o presente, a flexoeletricidade era considerada uma propriedade exclusiva de materiais dielétricos (isolantes). Agora, pesquisadores espanhóis descobriram que os semicondutores também podem apresentar a propriedade. Eles mostraram que flexionando um semicondutor não só gera uma resposta tipo flexoelétrica, mas que esta resposta pode, de fato, ser muito maior do que em isolantes [2].

No trabalho, os autores consideraram cristais do dielétrico titanato de bário (BaTiO3) e o doparam com vacâncias de oxigênio para aumentar a sua condutividade e assim criar um semicondutor (BaTiO3-δ). Como resultado, o coeficiente flexoelétrico efetivo do material foi aumentado em ordens de magnitude (cerca 1.000 vezes maior).

No dielétrico a densidade de carga que pode ser gerada por flexoeletricidade é normalmente muito pequena, o que limita o seu uso prático. Isso é assim porque a quantidade de cargas elétricas disponíveis para separação nesse tipo de material é reduzida. No semicondutor, além das cargas ligadas, podem também contribuir no processo as cargas livres que existem no interior da substância. Nesse material a flexoeletricidade é um fenômeno essencialmente de superfície, pois elas permanecem isolantes; a condutividade do semicondutor é restrita à sua parte interna.

Os pesquisadores também observaram que a flexoeletricidade do semicondutor cresce quando aumenta a espessura do material. Isso significa que o fenômeno descoberto tem amplas possibilidades de aplicações em dispositivos tanto em nanoescala quanto em escala macroscópica. Uma perspectiva a curto prazo é a utilização de semicondutores como ingredientes ativos em aplicações de transdutores eletromecânicos (dispositivos que transformam uma informação não elétrica em informação elétrica).

[1] Crédito da imagem: Lzyvzl [CC-BY-SA-3.0], via Wikimedia Commons. URL: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Beam_mode_4.gif.

[2] J Narvaez et al. Enhanced flexoelectric-like response in oxide semiconductors. Nature 538, 219 (2016).

Como citar este artigo: Claudio Macedo. A exuberante flexoeletricidade de semicondutores. Saense. URL: http://www.saense.com.br/2016/09/a-exuberante-flexoeletricidade-de-semicondutores/. Publicado em 29 de setembro (2016).

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Claudio Macedo

Doutor em Física. Divulgador de Ciência. Professor da Universidade Federal de Sergipe (1976-2016).
Escreve sobre Temas Variados da Ciência no Saense.

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