کوچک‌ترین ترانزیستور جهان با ضخامت سه اتم ساخته شد

در گذشته صنعت نیمه‌هادی‌ها بر این باور بود که هر گیت با اندازه زیر 5 نانومتر قادر به کار کردن نیست و بر مبنای همین فرضیه هیچ‌گاه به سراغ ساخت این مدل ترانزیستورها نرفته بود، اما پژوهشگران دانشگاه UC Berkeley موفق شدند با استفاده از نانولوله‌های کربنی خلاف این نظریه را به اثبات برسانند. در این پروژه تحقیقاتی، پژوهشگران با موفقیت توانستند ترانزیستوری با گیت‌های یک نانومتری تولید کنند. به لحاظ تئوری این دستاورد می‌تواند موجب طراحی تجهیزات الکترونیکی شود که به مراتب کوچک‌تر و سبک‌تر از نمونه‌های فعلی هستند. در حال حاضر تراتزیستورهای مبتنی بر سیلیکون بر مبنای گیت‌های 20 نانومتری تولید می‌شوند.

مطلب پیشنهادی

آیا ترانزیستورهای نوری رویای سرعت را تحقق می‌بخشند؟

امروزه تعدادی از دستگاه‌ها بر مبنای یک ماده طبیعی به نام transition metal dichalcogenide که در دنیای علم به نام تی‌ام‌دی (TMD) از آن یاد می‌شود، ساخته می‌شوند. تی‌ام‌دی‌ها به واسطه نازک بودنشان مورد استفاده قرار می‌گیرند. ویژگی‌های طبیعی این ماده به تولیدکنندگان کمک کرده است از آن‌ها در ساخت سلول‌های خورشیدی، آشکارساز‌های نور یا تجهیزات نیمه‌هادی استفاده کنند. در حالی‌که دستاورد اخیر باعث شگفتی فیزیک‌دانان و تولیدکنندگان شده است. اما طراحی موادی که قادر باشند به طور مداوم در شرایط یکسان کار کنند، کار چندان ساده‌ای نیست.

مطلب پیشنهادی

تـراشه ضد تروجـان؛ راه‌کارهای نوین کشف تروجان‌های سخت‌افزاری

نتیجه دستاورد امروز این گروه از پژوهشگران به روند تولید مواد کارآمدتر کمک خواهد کرد. به‌طوری که افق‌های روشنی در زمینه تولید مدارات و حس‌گرهای نازک به وجود آورده است. ساین زی از پژوهشگران این تحقیق در این ارتباط گفت: «پژوهش ما چشم‌انداز روشنی به واسطه بهره‌مندی از تی‌ام‌دی در فناوری به وجود آورده است، به‌طوری که می‌توانیم از این ماده به منظور تولید دستگاه‌های کوچک‌تر استفاده کنیم. به لحاظ اصول اولیه امکان‌ تجاری‌سازی این دستاورد وجود دارد.»

مطلب پیشنهادی

«بلندمرتبه‌سازی» راهکار مقابله با محدودیت سیلیکونی

اگر پژوهش‌ها در این زمینه ادامه پیدا کند، در آینده شاهد شکل‌گیری انقلاب عظیمی در زمینه تولید محصولات الکترونیکی خواهیم بود. تولیدکنندگان تراشه‌های مدرن به مرور زمان در حال نزدیک شدن به پایان قانون مورد هستند. اینتل اعلام داشته است ترانزیستورهای سیلیکونی آ‌ن‌ها تنها تا پنج سال آینده می‌توانند کوچک‌تر شوند. این محدودیت‌ها باعث شده است تا شائبه پایان یافتن قانون مور بیش از پیش رنگ واقعیت به خود بگیرد.

لازم به توضیح است، گرافن تنها ماده تشکیل دهنده ترانزیستورهای یک نانومتری نیست. پژوهش‌گران از مولیبدن دی سولفید (MoS2) نیز در طراحی ترانزیستورها استفاده کرده‌اند. با این وجود طراحی ترانزیستورهای فوق باریک فرآیند چالش‌برانگیزی است. زمانی‌که از ماده‌ای به غیر از سیلیکون برای تولید ترانزیستورهای فوق‌العاده کوچک در ابعاد زیر 5 نانومتر استفاده می‌کنید، کنترل سختی بر جریان الکترون‌هایی که از مواد عبور می‌کنند، خواهید داشت و در نتیجه این توانایی را ندارید تا ترانزیستورها را خاموش کنید. اما زمانی‌که الکترون‌ها از مولیبدن دی سولفید عبور می‌کنند، جریان سنگینی پیدا می‌کنند، و همین موضوع باعث می‌شود تا بتوان از گیت‌هایی با اندازه کوچک‌تر استفاده کرد. هر چند دستاورد اخیر حائز اهمیت است، اما نباید از این موضوع غافل شویم که در گذشته نیز تلاش‌های مشابهی در این زمینه انجام شده بود. به‌طور مثال در سال 2008 پژوهش‌گران دانشگاه منچستر موفق شدند با استفاده از گرافن یک ترانزیستور یک نانومتری تولید کنند. ترانزیستوری که فقط از تعداد محدودیی حلقه کربنی ساخته شده بود. در سال 2006 نیز پژوهش‌گران کره‌ای با استفاده از FinEFT موفق به تولید ترانزیستوری با طول کانال 3 نانومتری شدند.