ساخت جایگزینی برای سیلیکون؛
ماده اتمی نازکی که تراشه‌ها را متحول می‌کند
فیزیکدان‌ها موفق شده‌اند با ساخت ماده جدیدی علاوه بر تحول در فناوری نیمه رساناها، جایگزین نوینی برای سیلیکون در نسل بعدی فناوری رایانه‌ای ارائه کنند.
به گزارش خبرگزاری علم و فناوری آنا به نقل از سای تک دیلی ، دانشمندان مواد نازک‌تر و کارآمد تری به نام «دی‌کالکوژنید‌های فلزی انتقالی» (TMD) ساخته اند که تنها با چند اتم ضخامت، می‌توانند به تراشه‌های ارایانه‌ای فشرده‌تر و قدرتمندتر منجر شوند.
این تحقیق همچنین نقش عیوب درون این مواد را بررسی می‌کند که میتواند بر خواص الکتریکی آنها تأثیر گذاشته و به طور بالقوه عملکرد آنها را افزایش دهد.
تکامل تراشه‌های رایانه‌ای
تراشه‌های سیلیکونی، بیش از نیم قرن است که به خوبی در سیستم‌های رایانه‌ای کار کرده اند. کوچک‌ترین ویژگی (عناصر تشکیل دهنده ترانزیستورها)های تراشه‌هایی که در حال حاضر به فروش می‌رسند تقریبا سه نانومتر هستند و در مقایسه با پهنای یک موی انسان که تقریبا ۸۰ هزار نانومتر است، اندازه بسیار کوچکی است.
کاهش اندازه ویژگی‌های تراشه ها، به ما کمک می‌کند نیاز بی پایان خود را به حافظه و قدرت پردازش بیشتر تامین کنیم. اما دستیابی به این پیشرفت با مواد و فرآیند‌های استاندارد چندان آسان نیست.
پیشرفت در مواد تراشه
اکنون محققان آزمایشگاه فیزیک پلاسمای پرینستون (PPPL) در وزارت انرژی آمریکا (DOE) در حال استفاده از تخصص خود در فیزیک، شیمی و مدل سازی رایانه‌ای برای ایجاد نسل بعدی تراشه‌های رایانه‌ای هستند و هدف آنها ارائه فرآیند‌ها و موادی است که تراشه‌هایی با ویژگی‌های کوچک‌تر تولید کنند.
«شعیب خالد» فیزیکدان و مجری این تحقیقات از PPPL گفت: «همه دستگاه‌های الکترونیکی موجود ما از تراشه‌های ساخته شده از سیلیکون استفاده می‌کنند که یک ماده سه بعدی است. اکنون، بسیاری از شرکت‌ها در حال سرمایه گذاری روی تراشه‌های ساخته شده از مواد دو بعدی هستند. این مواد در واقع سه بعدی هستند، اما ازآنجایی که اغلب از چند لایه اتم تشکیل شده اند بسیار نازکند و دانشمندان آنها را دو بعدی نامیده اند.»
معرفی نیمه رسانا‌های نسل بعدی
خالد، به همراه «بهارات مداسانی» «Bharat Medasani» از PPPL و «اندرسون جانوتی» «Anderson Janotti» از دانشگاه دلاور، جایگزین بالقوه‌ای برای سیلیکون ارائه کرده اند: ماده دو بعدی که «دی کالکوژنید فلزی انتقالی» (TMD) نام دارد.
این پژوهشگران جزئیات تغییراتی را که میتواند در ساختار اتمی TMDها رخ دهد، چرایی رخ دادن آنها و نحوه تأثیرشان بر مواد را منتشر کرده اند. اطلاعات مربوط به این تغییرات، زمینه را برای اصلاح فرآیند‌های مورد نیاز برای ایجاد تراشه‌های رایانه‌ای نسل بعدی فراهم می‌کند.
در نهایت، هدف طراحی سیستم‌های تولیدی مبتنی بر پلاسما است که می‌توانند نیمه رسانا‌های مبتنی بر TMD را با مشخصات دقیق مورد نیاز برای کاربرد ایجاد کنند.
TMD: ساندویچ فلزی کوچک
یک TMD میتواند به اندازه سه اتم نازک باشد. اگر آن را مانند یک ساندویچ فلزی کوچک در نظر بگیریم، قسمت نان، از یک عنصر کالکوژن ساخته شده است: اکسیژن، گوگرد، سلنیوم یا تلوریم. مواد داخل این ساندویچ لایه‌ای از فلز واسطه است، هر فلزی از گروه‌های ۳ تا ۱۲ در جدول تناوبی عناصر.
یک TMD حجیم دارای پنج یا چند لایه اتم است. اتم‌ها در یک ساختار بلوری یا شبکه قرار گرفته اند. در حالت ایده آل، اتم‌ها در یک الگوی دقیق و ثابت در سراسر شبکه سازماندهی می‌شوند. در واقعیت، تغییرات کوچکی را می‌توان در الگو یافت. ممکن است یک نقطه در الگو فاقد یک اتم باشد یا ممکن است یک اتم در یک مکان عجیب و غریب پیدا شود. اگرچه این تغییرات از نظر دانمشندان نقص محسوب می‌شود، اما می‌توانند تأثیر مفیدی بر روی مواد داشته باشند.
به عنوان مثال، برخی از عیوب TMD می‌توانند خاصیت رسانایی نیمه هادی را بیشتر کند و یا در برخی از پیکربندی‌های کم انرژی موفق به ارائه نیمه رسانا‌های دارای بار منفی شدند.
نتایج این تحقیقات در نشریه ۲D Materials منتشر شده است.
انتهای پیام/
