تولید ماده‌ای جدید برای استفاده در صنعت الکترونیک با استفاده از نانوغشاء

[سمندون 19437]

محققان دانشگاه ویسکانسین مادیسون طی پژوهشی نشان دادند که چگونه با استفاده از یک ورقه نازک نیمه‌هادی موسوم به نانوغشاء می‌توان ماده‌ای جدید تولید کرد که در صنعت الکترونیک مفید باشد.

به گزارش سرویس علم و فن آوری پایگاه اطلاع رسانی صبا به نقل از ایسنا، این تیم تحقیقاتی با کشیدن کنترل شده این غشاء از طریق اپیتاکسیال موفق شد یک نانوغشاء ژرمانیوم سیلیکون تولید کند که از آن می‌توان به ‌عنوان بستر رشد مواد جدید استفاده کرد. این لایه جدید عاری از هر گونه نقص بوده و می‌توان غلظت ژرمانیوم را در بستر سیلیکونی به دلخواه تعیین کرد.

 

با این کار بستر سفت و محکم سیلیکونی به یک بستر انعطاف پذیر تبدیل می‌شود. این بستر به محل مورد نظر منتقل شده و فرآیند رشد دهی روی آن انجام می‌شود. در این مرحله بلور سیلیکون ژرمانیوم، رشد داده می‌شود ( چیزی که پیش از این با فناوری‌های رایج امکان نداشت). همچنین از بستر سیلیکون ژرمانیوم می‌توان استفاده کرد تا مواد دیگر روی آن رشد داده شود.

 

اپیتاکسی به رشد کنترل شده‌ای گفته می‌شود که در آن اتم‌ها روی یک بستر نشست کرده و فیلم نازک ایجاد ‌کنند. این روش، زیربنای صنعت نیمه‌هادی‌ها محسوب می‌شود. محققان با استفاده از ترکیب مواد می‌توانند مواد جدیدی بسازند که دارای ویژگی‌های منحصر به‌ فرد بوده که در تولید حسگرها یا ادوات الکترونیکی کم مصرف، سریع و کارا مورد استفاده قرار گیرد. تولید این مواد جدید بدون نقص برای صنعت نیمه‌هادی بسیار حائز اهمیت است.

 

علاوه ‌بر این، از این ماده می‌توان در محاسبات کوانتومی نیز استفاده کرد. در کامپیوتر کوانتومی از پدیده‌های مکانیک کوانتوم مانند انطباق یا گیراندازی استفاده می‌شود. کامپیوترهای فعلی محدود به دو حالت صفر و یک هستند. با استفاده از انطباق، کامپیوترهای کوانتومی قادرند اطلاعات را به‌ صورت بیت کوانتومی کد کنند.

 

محققان این پروژه با استفاده از ماده ژرمانیوم سیلیکون جدید خود، موفق شدند گازهای الکترونی دو بعدی بسازند. گاز دو بعدی الکترونی، یک لایه نیمه‌هادی است که بار می‌تواند به‌ راحتی از آن عبور کند و مسافت‌های طولانی را طی کند. در محاسبات کوانتومی، این گاز دو بعدی در لایه سیلیکونی تشکیل می‌شود که خود این لایه نیز روی بستر سیلیکون ژرمانیوم قرار دارد. الکترودهایی درون این لایه قرار داده می‌شود تا بتواند الکترون‌ها را کنترل کرده و چاه کوانتومی را به سبد الکترونی تبدیل ‌کند. این مجموعه با استفاده از میدان الکتریکی اعمال شده توسط الکترودها کنترل می‌شود.

 

یکی از بزرگترین موانع در توسعه کامپیوترهای کوانتومی، تولید سبدهای کوانتومی شبیه هم است. برای این کار محققان از این ماده جدید استفاده کرده‌اند که عاری از نقص است.

 

این تحقیق در قالب مقاله‌ای در نشریه ACS Nano به چاپ رسیده است.