آینده‌ علم الکترونیک با ترانزیستورهای جدید

[masi eng 47,044]

با molybdenite می‌توان چیپ‌های الکترونیک کوچک‌تر با بازده بالاتر داشت. طبق مقاله‌ای که در ۳۰ام ژانویه ۲۰۱۱ در ژورنال Nature Nanotechnology منتشر شد، لابراتوری نانو الکترونیک EPFL خبری مبتنی بر تحقیقات خود منتشر کرد که نشان می‌داد این ماده دارای مزایای متمایز نسبت به سیلیکون یا گرافن است که می‌توان از آن در علم الکترونیک استفاده کرد.

این کشف که در EPFL صورت گرفت، نقش مهمی در علم الکترونیک خواهد داشت، به طوری که برای ما این امکان را ایجاد می‌کند که ترانزیستورهایی کوچک‌تر با بازده انرژی بالاتر بسازیم. لابراتوری نانوالکترونیک و سازه‌ها (LANES=Laboratory of Nanoscale Electronics and structures) اخیرا molybdenite (یا MoS2) را رونمایی کرد که درواقع یک نیمه‌هادی بسیار موثر در این زمینه است. این ماده‌ی معدنی که در طبیعت بسیار یافت می‌شود، اصولا به عنوان آلیاژهای فولاد یا افزودنی برای گریس‌ها استفاده می‌شود. ولی تاکنون کسی در مورد استفاده از آن در علم الکترونیک به صورت گسترده مطالعه نکرده بود.

 

 

این یک مدل دیجیتالی است که نشان می‌دهد چگونه molybdenite می‌تواند به ترانزیستور تبدیل شود.

 

100,000 برابر انرژی کمتر

Molybdenite یک ماده‌ی دو بعدی و بسیار کوچک است که می‌توان به سادگی از آن در تکنولوژی استفاده کرد. پروفسور Andras Kis در EPFL به همراه همکارانش، آقای Radisavljevic، پروفسور Radenovic و آقای Brivio روی این پروژه کار کرده‌اند. به گفته‌ی پروفسور Andras Kis، این ماده یک قابلیت خوب برای ساخت ترانزیستورهای بسیار کوچک، دیود‌های نورانی (LED) ، و سلول‌های خورشیدی دارد. وی مزایای این ماده را با دو ماده‌ی دیگر مقایسه کرد: سیلیکون که در حال حاضر ماده‌ی اولیه قطعات در الکترونیک و چیپ‌های کامپیوتری است و گرافن (یکی از آلوتروپ‌های کربن) که در سال ۲۰۰۴ کشف شد و به دنبال آن فیزیک‌دانان Andre Geim و Konstantin Novoselov از دانشگاه منچستر، در سال ۲۰۱۰ جایزه‌ی نوبل را به خود اختصاص دادند.

یکی از مزایای molybdenite این است که نسبت به سیلیکون که یک ماده‌ی سه-بعدیست، فضای کمتری را اشغال می‌کند. به گفته‌ی آقای Kis ، “روی یک ورقه‌ی molybdenite با ضخامت ۰٫۶۵ نانومتر، الکترون همان میزان آزادی را دارد که روی ورقه‌‌ی سلیکونی با ضخامت ۲نانومتر دارد. این درحالیست که استفاده از یک قطعه سیلیکون با این ضخامت غیر ممکن است.”

از مزایای دیگر molybdenite می‌توان به ساخت ترازیستورهایی با مصرف ۱۰۰,۰۰۰ برابر انرژی کمتر نسبت به ترانزیستورهای سیلیکونی اشاره کرد. یک نیمه‌هادی با یک گَپ باید استفاده شود تا تارنزیستور را خاموش و روشن کند و گپ ۱٫۸الکترون‌ولتی molybdenite برای این هدف بسیار مناسب است.

بهتر از گرافن (Graphene)

در فیزیک حالت جامد، تئوری باند (band) راهی است برای نشان دادن انرژی الکترون‌ها در یک ماده‌ی داده شده. در نیمه‌هادی‌ها فضاهای بدون الکترون بین این باندها وجود دارند که به آن‌ها گپ باند (band gap) می‌گویند. اگر آن گپ خیلی بزرگ یا خیلی کوچک نباشد، برخی از الکترون‌ها می‌توانند به داخل گپ بپرند و این موضوع درجه‌ی بالاتری از کنترل الکترون در رابطه با رفتار الکتریکی آن ماده را مهیا خواهد کرد که درنتیجه، خاموش و روشن کردن ترانزیستور آسان‌تر می‌شود.

وجود این گپ در molybdenite حتی آن را نسبت به گرافن برتری می‌بخشد. اکثر دانشمندان بر این باور هستند که این ماده آینده‌ی علم الکترونیک را رقم خواهد زد.

منبع :Physorg