ارائه مدلی برای طراحی و ساخت نانوابزارهای الکترونیکی از سوی استادان دانشگاه آزاد اسلامی

به گزارش خبرنگار خبرگزاری آنا، در ساخت قطعات الکترونیکی نظیر ترانزیستورها، کوچک‌سازی یک اقدام لازم برای افزایش سرعت محاسبات در حجم کوچک است. اما به دلیل مشکلات ساختاری، این کوچک‌سازی بدون استفاده از نانوساختارها نظیر نانوسیم‌ها، نقاط کوانتومی، نانولوله‌های کربنی و گرافن امکان پذیر نیست. در فرآیند کوچک‌سازی قطعات تا ابعاد نانومتری و حتی کوچکتر، رفتار قطعات کوانتومی می‌شود. بنابراین مکانیزم انتقال بار و خواص الکترونیکی قطعات تغییر می‌کند که نیازمند بررسی و تحقیق است. از این رو مطالعات گسترده‌ای در جریان است تا با بررسی ویژگی‌های این ساختارها، کاربردهای آنها در علوم مختلف از جمله نانو الکترونیک مشخص شود.

دکتر پیمان نایبی و دکتر اسماعیل زمین‌پیما با توجه به این که یکی از حوزه‌های تحقیقاتی اخیر، طراحی و ساخت قطعات الکترونیکی بر پایه نانوساختار هاست، عنوان کردند: در این پژوهش، برای نخستین بار یک کلید با استفاده از یک پیوندگاه متشکل از نانوسیم سیلیکونی و نانولوله کربن طراحی شد.

در این قطعه جدید طول همپوشانی بین نانوسیم سیلیکونی و نانوتیوپ کربنی تغییر داده می‌شود و اثر آن بر روی خواص الکترونیکی و الکتریکی پیوندگاه بدست می‌آید. نتایج محاسبات و شبیه‌سازی‌ها نشان داده با تغییر شکل پیوندگاه، جریان الکتریکی عبوری از آن تغییر می‌کند. همچنین هدایت الکتریکی آن بستگی به میزان طول همپوشانی دارد. از این رو می‌توان دو حالت روشن و خاموش را ایجاد کرد.

به گفته این محققان، بررسی انواع پیوندگاه‌ها در حوزه نیمه هادی‌ها و الکترونیک از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. در واقع تمامی قطعات نظیر دیودها و ترانیستورها از یک یا چند پیوندگاه تشکیل شده‌اند. در این پژوهش، نوع جدیدی از پیوندگاه معرفی شده است که می‌تواند در ساخت نانو ترانزیستورها و قطعات اپتو الکترونیکی مورد استفاده قرار گیرد.

این نتایج تئوری می‌تواند در طراحی و ساخت قطعاتی نظیر کلیدها در علوم الکترونیک و صنایع مرتبط با میکروالکترومکانیک و فناوری مدارات مجتمع (VLSI) به کار رود. با توجه به سرعت بالای این کلید و حساسیت آن به تغییر شکل پیوندگاه به میزان چند نانومتر می‌توان فشارهای بسیار کم، حرکت‌ها و جابجایی‌هایی در حد نانومتر را آشکار کرد که کاربردهای فراوانی در ساخت انواع آشکارسازها و حسگرها دارد.

نایبی و زمین‌پیما، معتقد هستند با توجه ساختار پیوندگاه پیشنهاد شده در این طرح که بر مبنای نانوساختارهاست، می‌توان انتظار داشت که در صورت تکمیل مطالعات و دستیابی به فناوری ساخت، شاهد ترانزیستورهای اثر میدان با ابعاد کوچک و سرعت بالا بود که می‌توان با چیدمانی از این قطعات، کامپیوترهای فوق سریع در حوزه کامپیوترهای کوانتومی ساخت.

این تحقیقات حاصل تلاش‌های دکتر پیمان نایبی- عضو هیأت علمی دانشگاه آزاد واحد ساوه- و دکتر اسماعیل زمین پیما- عضو هیأت علمی دانشگاه آزاد واحد قزوین- است که نتایج آن در مجله Computational Materials Science (جلد 110، سال 2015، صفحات 198 تا 203) به چاپ رسیده است.