ترانزیستور نانویی
ساعت ٦:۱۱ ‎ب.ظ روز ۱۳۸٧/۳/۸ 

تولید نخستین ترانزیستورها در مقیاس نانو

ایرنا - محققان شرکت هیولت پاکارد موفق شده‌اند فناوری تازه‌ای را ابداع کنند که می‌تواند جانشین فناوری کنونی تراشه‌های سیلیکنی شود که در سال‌های پایانی عمر خود قرار دارند.


ترانزیستورها، کلیدهای الکترونیک هستند که در قلب دستگاه‌های الکترونیک از جمله کامپیوترها جای دارند.
هراندازه سرعت و طول عمر این دستگاه‌ها بیشتر باشد و شمار زیادتری از آنها را بتوان در محدوده کوچک‌تری جای داد امکان بیشتری برای بالا بردن توان محاسباتی رایانه بوجود می‌آید.

ترانزیستورهایی که در حال حاضر مورد استفاده قرار دارند با استفاده از فناوری حک کردن مدارهای یکپارچه حاوی هزاران هزار ترانزیستور بر روی تراشه‌های سیلیکنی ساخته می‌شوند.
عمل حک کردن که نوعی لیتوگرافی است با کمک پرتوهای قوی لیزر به انجام می رسد، اما جا دادن شمار هر چه بیشتری از این ترانزیستورها بر روی تراشه‌ها کاری نیست که بتوان آن را تا بی‌نهایت ادامه داد.

از یک سو متمرکز کردن پرتوهای پرقدرت لیزر از نظر تکنیکی دشوار است و از سوی دیگر زمانی که فاصله مدارهای برروی تراشه‌ها از حد معینی کمتر شود، الکترون‌ها که می‌باید به وسیله کلیدهای ترانزیستوری کنترل شوند، به صورت خودبخودی و طی فرایندی که به نقب زدن کوانتومی شهرت دارد، از درون سدهای پتانسیل الکتریکی که برای جلوگیری از حرکت ناخواسته آنها تعبیه شده گذر می‌کنند و فعالییت تراشه را مختل می‌سازند.
بر اساس پیش‌بینی‌های کنونی در پایان دهه جاری، تراشه‌های سیلیکنی به حد نهایی ظرفیت کوچک شوندگی خود می‌رسند و به این ترتیب دیگر نمی‌توان با استفاده از این نوع تراشه‌ها بر سرعت و قدرت کامپیوترها افزود.

شرکت‌های سازنده کامپیوتر به منظور مقابله با این محدودیت تلاش‌های تحقیقاتی گسترده‌ای را آغاز کرده‌اند. از جمله این شرکت‌ها، آی‌بی‌ام است که در اواخر سال ۲۰۰۳اعلام کرد که در حال تکمیل روشی برای ساختن تراشه های الکترونیک است که در آن خود مولکول‌های پلیمری با استفاده از یک روش خود-مونتاژی مدارهای الکتروینک مورد نظر را حاوی انواع ترانزیستورها و در شمار فراوان، در مقیاس مولکولی تولید می‌کنند.
این شیوه هرچند می‌تواند تراز ساخت کامپیوترهای پرقدرت را تا حد چشمگیری ارتقا بخشد اما به واسطه دشواری کنترل عمل پلیمرها در سطح مولکولی نمی‌توان انتظار داشت که در آینده نزدیک این نوع فناوری برای بهره‌برداری آماده شود.

فناوری ابداعی شرکت هیولت پاکارد در مقایسه با فناوری مولکولی قابل دسترس‌تر است و نخستین آزمایش‌هایی که با استفاده از آن صورت گرفته با موفقیت همراه بوده است.
مهندسان هیولت پاکارد برای ترانزیستورهای خود که در مقیاس نانو (یک میلیاردیم متر) ساخته می‌شود نام "چفت یا کلون افقی "crossbar latchesرا برگزیده‌اند.

این تراشه جدید از ترکیبی از سیم‌های پلاتینیوم که بطور افقی و عمودی در یک محدوده کوچک بر رویهم قرار می‌گیرند و چهارخانه‌های مینیاتوری بوجود می آورند به همراه مولکول‌های اسید استریک که بر روی محل تقاطع هر دو سیم جای می‌گیرد، بوجود آمده‌اند.
محل تقاطع هر دو سیم به صورت یک ترانزیستور عمل می‌کند. اندازه این نوع ترانزیستورها در مقایسه با کوچک‌ترین ترانزیستورهای سیلیکنی به مراتب کوچک‌تر است.

ریزترین ترانزیستور سیلیکنی ۹۰نانو متر طول دارد در حالیکه طول این ترانزیستورها از ۲تا ۳نانو متر تجاوز نمی‌کند.
به این ترتیب می‌توان با شمار بیشتری از ترانزیستورها در محدوده‌ای کم‌حجم‌تر و با مصرف توان و انرژی کمتر کانپیوترهایی پرقدرت‌تر تولید کرد.

اما محققان هیولت پاکارد تاکید دارند که فناوری ابداعی آنها در آغاز راه است و تکمیل آن چند سالی به طول می‌انجامد. عمر این ترانزیستورهای جدید و سرعت عمل آنها در مقایسه با تزانزیستورهای سیلیکنی کنونی بسیار کمتر است.
ترانزیستورهای جدید فعلا می‌توانند تنها تا ۱۰۰نوبت عمل سوئیچینگ را انجام دهند و سرعتشان چند هزار مرتبه کمتر از سرعت ترانزیستورهای سیلیکنی است.

با این حال به اعتقاد متخصصان شرکت هیولت پاکارد، فناوری تازه تا سال ۲۰۱۲می تواند جایگزین فناوری کنونی شود و در آن هنگام درست به همان شکل که زمانی ترانزیستورها لامپ‌های کاتدی را کنار گذاشتند و جای آنها را گرفتند، سیمهای نانو نیز ترانزیستورها را کنار می‌گذارند و جایگزین آنها می‌گردند.


کلمات کلیدی: