ساخت اولین سوئیچ nems از جنس الماس

[samyar 3407]

ساخت اولین سوئیچ NEMS از جنس الماس پژوهشگران مؤسسه‌ی ملی علم مواد موفق به ساخت یک ساختار معلق (دیرک و پل) از جنس تک‌بلورهای الماس شدند که در سیستم‌های نانو/میکرو الکترومکانیکی (NEMS/MEMS) مورد استفاده قرار می‌گیرد.

 

 

به گزارش سرویس علم و فن آوری پایگاه اطلاع رسانی صبا به نقل از نانو، بر مبنای این فرایند، آنها موفق شدند که اولین سوئیچ NEMS تک‌بلور الماس را بسازند. سوئیچ NEMS دارای مزایایی از قبیل کاهش نشت جریان، مصرف کم انرژی و نسبت خاموش/روشن کاملاً مشخص در ادوات نیمه‌هادی رایج می‌باشد. بیشتر سوئیچ‌های NEMS/MEMS مبتنی بر سیلیکون یا ذرات فلزی بوده که دارای اشکالاتی از قبیل پایداری مکانیکی، شیمیایی و گرمایی اندک، طول عمر کم و غیر قابل اعتماد هستند. الماس ماده‌ای بسیار ایده‌آل در NEMS/MEMS است این ماده دارای خاصیت الاستیک، استحکام مکانیکی و هدایت الکتریکی بالا بوده و هدایت الکتریکی متغییر دارد. به‌دلیل دشواری‌های تولید ساختار معلق از تک‌بلورهای الماس، توسعه‌ی ادوات NEMS/MEMS الماس تک‌بلوری با چالش روبه‌رو است.

 

گروه تحقیقاتی NIMS فرایندی را ابداع کرده‌اند که با آن می‌توان ساختار الماس تک‌بلوری معلق ایجاد کرد. در این روش یک لایه‌ی گرافیت قربانی‌شونده روی بستر الماس تک‌بلور را با استفاده از کاشت یونی ایجاد می‌کنند و سپس با کمک روش رسوب از فاز شیمیای پلاسما (MPCVD) اپی‌لایه‌های الماس رشد داده‌ شده و در نهایت لایه‌ی گرافیت از سطح زدوده می‌شود. این گروه تحقیقاتی با توسعه‌ی این روش، برای اولین بار موفق به ساخت سوئیچ NEMS با سه الکترود دارای ساختار ترانزیستور مانند شدند.

 

نشت جریان در سوئیچ‌های NEMS الماس بسیار اندک است و مصرف انرژی در آن کمتر از 10 پیکو وات می‌باشد. این ادوات، اصطحکاک سطحی نداشته و دارای قابلیت ساخت مجدد است. عملکرد پایدار سوئیچ‌ NEMS الماس در دمای بالا (250 درجه‌ی سانتی‌گراد) به اثبات رسیده‌است. مدول یانگ ساختار معلق و متحرک 1100 گیگا پاسکال است که رقمی نزدیک به الماس توده‌ای تک‌بلوری است. بنابراین می‌توان انتظار سوئیچینگ با سرعت بالا (گیگا هرتزی) را از این دستگاه داشت.

 

در مقایسه با سوئیچ‌های MEMS فعلی، سوئیچ‌های NEMS دارای عملکرد بهتری هستند. طول عمر بالا، کارکرد سریع، ظرفیت الکتریکی بالا و قابل اعتماد بودن از مزایای این سوئیچ‌هاست. این سوئیچ‌های پیشرفته را می‌توان به‌عنوان سوئیچ ماکروویو در نسل جدید ادوات مخابراتی و مدارات منطقی در شرایط محیطی سخت به کار گرفت، همچنین نتایج این پروژه می‌تواند زیرساخت‌ مناسبی برای NEMS/MEMS الماس را برای کاربردهای جدید ایجاد کند. علاوه‌ بر این مسیر توسعه‌ی حسگرهای مکانیکی، فیزیکی و شیمیایی مختلف را هموار می‌کند.