ساخت ترانزیستور های جدید بوسیله فیزیک کوانتوم

[seyed mehdi hoseyni 27119]

پژوهشگران دانشگاه ایالتی «پنسیلوانیا» و دانشگاه «نوتردام» اعلام کردند که موفق به تولید ترانزیستور اثر میدان تونلی جدیدی شده‌اند. این ترانزیستورها از مزیت حرکت سریع الکترون‌ها در سطح کوانتومی برخوردار هستند و گرمای تولید شده در آن‌ها نسبت به ترانزیستورهای فعلی بسیار کمتر است. ترانزیستورها واحدهای سازنده ادوات الکترونیکی بوده که به دنیای دیجیتال قدرت می‌دهند. در طول دهه‌‌های اخیر امکان افزایش تعداد ترانزیستورها و قرار دادن آنها روی یک تراشه فراهم شده است؛ اما با این سرعت رشد، بزودی فناوری رایج به انتهای خود خواهد رسید. برخی گمان می‌کنند که این صنعت بزودی به محدودیت فیزیکی کوچک سازی ترانزیستور‌ها می‌رسد. مشکل اصلی در این مسیر آن است که میلیاردها ترانزیستور مدرن که در کنار هم قرار دارند، گرمای زیادی تولید می‌کنند. اخیرا پژوهشگران دانشگاه ایالتی «پنسیلوانیا» و دانشگاه «نوتردام» نشان دادند که ترانزیستور اثر میدان تونلی عملکردی مشابه ترانزیستورهای فعلی دارند؛ اما کارایی آنها به‌ مراتب بهتر است. این تیم تحقیقاتی از توانایی تونل‌زنی الکترون میان جامدات استفاده کردند، اثری که در دنیای معمولی مانند یک شعبده‌بازی می‌ماند، اما رفتاری نرمال در سطوح کوانتومی است.

این تیم تحقیقاتی از توانایی تونل‌زنی الکترون میان جامدات استفاده کردند، اثری که در دنیای معمولی مانند یک شعبده‌بازی می‌ماند، اما رفتاری نرمال در سطوح کوانتومی است. «آلن سیباق» از محققان این پروژه می‌‌گوید: ترانزیستور مانند سدی با دروازه متحرک است، مقدار آبی که از این سد سرازیر می‌شود، به ارتفاع دروازه بستگی دارد. در این ترانزیستورها، ما از یک دروازه جدید استفاده کردیم، با استفاده از تنظیم ضخامت این دروازه ما می‌توانیم جریان را قطع و وصل کنیم.

 

ادوات تونل زنی الکترونی تاریخچه طولانی در تجاری‌سازی دارد، شما احتمالا میلیاردها از این ادوات را در usb فلش خود دارید. از اساس تونل زنی مکانیکی کوانتومی در حال حاضر برای ذخیره سازی اطلاعات استفاده می‌شود. در مقاله‌ای که اخیرا این گروه تحقیقاتی به چاپ رسانده‌اند، رکورد جدید برای کارایی ترانزیستور اثر میدان تونلی ارائه کردند. «سومان داتا»، استاد رشته مهندسی الکترونیک دانشگاه ایالتی «پنسیلوانیا» می‌گوید: ما برای تولید این ترانزیستور از ترکیب نیمه‌هادی‌ها استفاده کردیم. اگر ما در این کار موفق شویم، تاثیر زیادی روی مدارات الکترونیکی کم مصرف خواهیم داشت. از سوی دیگر امکان تولید مداراتی با قابلیت تولید انرژی بوجود می‌آید، در این مدارات بخش‌هایی که می‌توانند انرژی را جمع‌آوری کنند، با مدار الکترونیکی ادغام می‌شود. مزیت دیگر این ترانزیستورهای تونل زنی آن است که در صورت استفاده از آنها نیاز به تغییر عمده در صنعت نیمه‌هادی وجود ندارد، در واقع با زیرساخت‌های تولید فعلی می‌توان از این ترانزیستورها استفاده کرد.

[seyed mehdi hoseyni 27119]

به گزارش "ساینتیفک"، برای ساخت این ترانزیستور که بر مبنای پروتئین قرار دارد از مواد آلی موجود در بدن انسان استفاده می‌شود. با استفاده از این روش گام بزرگی در ساخت صفحات نمایشی برداشته شده است و قدم بعدی با استفاده از همین تکنولوژی ساخت ترانزیستور است.

در ساخت این ترانزیستور از پروتئین های موجود در خون، شیر و مخاط استفاده می‌شود. زمانیکه ترکیبات خاصی از این سه ماده با هر ماده دیگری ترکیب شوند، مولکول‌ها به‌گونه‌ای درکنار هم قرار می‌گیرند که یک فیلم نیمه‌رسانا در ابعاد نانو تولید می‌شود. برای مثال پروتئین خون فیلمی به ضخامت تقریباً 4 نانومتر تولید می‌کند.

یکی از مهمترین عناصر نیمه رسانا که در حال حاضر برای ساخت تجهیزات الکترونیکی مورد استفاده قرار می‌گیرد سیلیکون است که در دراز مدت برای محیط زیست مضر است.

همین امر موجب شده است که دانشمندان برای ساخت تجهیزات الکترونیکی و کامپیوتری از موادی که در طبیعت تجزیه می‌شوند و آسیبی به محیط زیست نمی‌رسانند کمک بگیرند.