کوچکترین ترانزیستور جهان به اندازه سه اتم ضخامت دارد!

انتظار می‌رود تا در آینده با پیشرفت علم شاهد به کارگیری این ترانزیستورهای فوق باریک در ساخت مدارهای الکترونیک و سنسورها باشیم.

بر اساس مقاله‌ای که در مجله معتبر نِیچِر (Nature) منتشر شده است؛ محققین اخیراً به فرآیند جدیدی در ساخت ترانزیستورهای فوق نازک دسترسی پیدا کرده‌اند.

این ترانزیستور باریک از موادی آزمایشی با نام عملی Transition metal dichalcogenide ساخته شده که به اختصار تی ام دی (TMD) نامیده می‌شود.

بارزترین مشخصه تی ام دی، باریک بودن این مواد است، با تکیه بر این خصوصیت محققان خواهند توانست سلول‌های خورشیدی، منابع تشخیص نور یا نیمه‌ هادی بسیار نازک و باریکی را بسازند. فناوری جدید این امید را به فیزیک‌دانان و تولید کنندگان می‌دهد تا محصولات جدیدی را خلق کنند؛ اما در حال حاضر تولید تی ام دی بسیار مشکل و هزینه بر است.

انتظار می‌رود تا در آینده با پیشرفت علم شاهد به کارگیری این ترانزیستورهای فوق باریک در ساخت مدارهای الکترونیک و سنسورها باشیم. سایِن شی (Saien Xie)، از دست‌ اندرکاران این پروژه، طی صحبت‌هایی آینده روشنی را برای مواد تی ام دی پیش‌بینی میکند. وی مدعی است اگر تحقیقات با همین منوال پیش رود در آینده شاهد انقلابی در عرصه تولید محصولات الکترونیکی خواهیم بود.

نخستین بار گوردون مور، از بنیانگذاران شرکت اینتل، در سال ۱۹۶۵ قانونی را ارائه کرد،این قانون بیان می‌کند که تعداد ترانزیستورهای روی یک تراشه با مساحت ثابت هر دو سال، به طور تقریبی دو برابر می‌شود. اگر تحقیقات دانشمندان بر روی مواد تی ام دی نتیجه مثبتی داشته باشد، به احتمال زیاد خط بطلانی بر قانون مور کشیده خواهد شد و در آینده شاهد مدارهای الکتریکی بسیار باریکی هستیم که خرابی و گرم شدن بسیار کمتری دارند.

تولید ترانزیستورهای باریک با شیوهٔ فوق مشکل دیگری نیز دارد، مواد تی ام دی با گرافین که صد بار از فولاد مستحکم‌تر است، باید ترکیب شوند که این امر باعث می‌شود محصول تولید شده وزن بسیار زیادی داشته باشد؛ اما به هر ترتیب کشف جدید به ایجاد بارقه‌های امید در تولید کیت‌های الکترونیکی با ابعاد نانو کمک می‌کند.

همانطور که گفته شد، مواد تی ام دی از لحاظ ضخامت با گرافین مقایسه و ترکیب می‌شوند. هر دو ماده ضخامتی برابر چند اتم دارند. با این حساب محققان امیدوارند تراشه‌هایی تولید کنند که صدها قطعه الکترونیکی را در فضایی در حد پردازنده‌های فعلی در خود جای دهد.

مجله معتبر نِیچِر (Nature) که این مقاله را به چاپ رسانده، بر این باور است که شیوهٔ جدید بهترین روش برای تولید ترانزیستورهای فوق باریک در حال حاضر است.
برای ساخت این ترانزیستورهای باریک، دانشمندان از شیوه اثبات شده صنعتی که به اختصار با نام MOCVD شناخته می‌شود استفاده می‌کنند.

در این شیوه، دو ماده دی اتیل سولفید (Diethylsulfide) و هگزاکربونیل آهن (metal hexacarbonyl) با هم در لایه‌ای از سیلیکون گذاشته شده و در معرض حرارتی معادل با ۵۵۰ درجه سانتیگراد برای مدت ۲۶ ساعت با گاز هیدروژن قرار می‌گیرند. پس از این مرحله، حدود ۲۰۰ رشته ترانزیستور فوق باریک با قابلیت انتقال الکترون بسیار بالا تولید می‌شود. در فرآیند ساخت این ترانزیستورها تنها دو رشته ناقص تولید شده بود و آزمایش دانشمندان با ضریب خطای ۹۹ درصد انجام شد.
همانطور که توضیح داده شد، فرآیند ساخت ترانزیستورهای فوق باریک بسیار سخت و دشوار است.

با این حساب دانشمندان امیدوارند در آینده مراحل ساخت این ترانزیستورهای فوق باریک را ساده‌تر کنند تا شاهد حضور تراشه‌های الکترونیکی باریک و کم حجم در محصولات الکترونیکی آینده باشیم.

منبع: فارنت