ترانزیستور جدیدی که آینده الکترونیک را متحول می‌کند/ جابه‌جایی بار‌ها با سرعت نانوثانیه

به گزارش خبرگزاری علم و فناوری آنا به نقل از اینترستینگ اینجینرینگ، فیزیکدانان دانشگاه ام آی تی با استفاده از مواد فروالکتریک ترانزیستوری ساخته‌اند که می‌تواند در صنعت الکترونیک انقلاب ایجاد کند. این ماده بسیار نازک است و بار‌های مثبت و منفی را در لایه‌های مختلف جدا می‌کند.

این تیم به رهبری پابلو هریو هررو استاد فیزیک سیسیل و آیدا گرین و ریموند آشوری استاد فیزیک، نشان داده اند که ترانزیستور جدید آنها از چندین جنبه کلیدی از استاندارد‌های فعلی صنعت فراتر می‌رود.

در مرکز ترانزیستور جدید، مواد فروالکتریک قرار دارد که در یک پیکربندی موازی روی هم چیده شده اند، آرایشی که به طور طبیعی رخ نمی‌دهد.

هنگامی که یک میدان الکتریکی اعمال می‌شود، لایه‌ها کمی روی یکدیگر می‌لغزند و موقعیت اتم‌های بور و نیتروژن را تغییر می‌دهند و به طور چشمگیری خواص الکترونیکی مواد را تغییر می‌دهند.

هریو هررو به ام آی تی نیوز گفت ما در آزمایشگاه در درجه اول روی فیزیک بنیادی کار می‌کنیم. این یکی از اولین و شاید دراماتیک‌ترین نمونه‌هایی است که نشان می‌دهد چگونه علوم پایه به چیزی منجر شده است که می‌تواند تأثیر عمده‌ای بر کاربرد‌ها داشته باشد.

کارایی و دوام بالا / جابه‌جایی بار‌های مثبت و منفی با سرعت نانوثانیه

 ترانزیستور جدید با مجموعه‌ای چشمگیر از قابلیت‌ها از وسایل الکترونیکی معمولی متمایز است.  

نکته قابل توجه توانایی آن برای جابجایی بین بار‌های مثبت و منفی - اساساً صفر و یک - با سرعت نانوثانیه است. این توانایی سوئیچینگ سریع برای محاسبات با کارایی بالا و پردازش داده‌ها کلیدی است.

مزیت قابل توجه‌تر دوام ترانزیستور است. به گفته این تیم، ترانزیستور حتی پس از ۱۰۰ میلیارد سوئیچ هیچ نشانه‌ای از تخریب را نشان نداد. در مقایسه، دستگاه‌های فلش مموری معمولی با مشکلات فرسودگی مواجه هستند و به روش‌های پیچیده‌ای برای توزیع عملیات خواندن و نوشتن در سراسر تراشه نیاز دارند.

علاوه بر این، ترانزیستور فوق نازک - با ضخامت تنها یک میلیاردم متر - امکان ذخیره سازی حافظه کامپیوتری بسیار متراکم‌تر و همچنین ترانزیستور‌های کم مصرف‌تر را فراهم می‌کند.

چشم انداز آینده؛ دستاوردی که آینده الکترونیک را متحول می‌کند 

کنجی یاسودا، نویسنده اول مطالعه و می‌گوید: «ما این ماده را ساختیم و همراه با ری [آشوری]و [نویسنده اول]ایوان [زالیس-گلر]، ویژگی‌های آن را با جزئیات اندازه گیری کردیم. استاد دانشگاه کرنل، هم افزایی بین گروه‌های مختلف تحقیقاتی را برجسته می‌کند و می‌گوید: این خیلی هیجان انگیز بود. 

به‌رغم ظرفیت به ظاهر بی حد و حصر، چالش‌ها باقی مانده است تا قبل از اینکه این فناوری به طور گسترده مورد استفاده قرار گیرد، حل شود. یاسودا گفت: ما یک ترانزیستور را به عنوان نمونه ساختیم. اگر مردم می‌توانستند این مواد را در مقیاس ویفر رشد دهند، ما می‌توانستیم تعداد بسیار زیاد دیگری بسازیم.

تیم تحقیقاتی همچنین در حال بررسی راه‌اندازی فروالکتریکی با روش‌های جایگزین مانند پالس‌های نوری و آزمایش محدودیت‌های قابلیت سوئیچینگ مواد در میان سایر احتمالات است. روش تولید متعارف برای این فروالکتریک‌های جدید پیچیده است و برای تولید انبوه مناسب نیست.  

آشوری گفت: «چند مشکل وجود دارد. اما اگر آنها را حل کنید، این ماده به طرق مختلف در الکترونیک آینده قرار می‌گیرد. خیلی هیجان انگیز است. وقتی به کل حرفه‌ام در فیزیک فکر می‌کنم، این همان کاری است که فکر می‌کنم ۱۰ تا ۲۰ سال آینده می‌تواند دنیا را تغییر دهد.»