ترانزیستور نانویی

تولید نخستین ترانزیستورها در مقیاس نانو

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


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

ترانزیستورهایی که در حال حاضرمورد استفاده قرار دارند با استفاده از فناوری حک کردن مدارهای یکپارچه حاوی هزارانهزار ترانزیستور بر روی تراشه‌های سیلیکنی ساخته می‌شوند.
عمل حک کردن که نوعیلیتوگرافی است با کمک پرتوهای قوی لیزر به انجام می رسد، اما جا دادن شمار هر چهبیشتری از این ترانزیستورها بر روی تراشه‌ها کاری نیست که بتوان آن را تا بی‌نهایتادامه داد.

از یک سو متمرکز کردن پرتوهای پرقدرت لیزر از نظر تکنیکی دشواراست 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 خودبخودیو طی فرایندی که به نقب زدن کوانتومی شهرت دارد، از درون سدهای پتانسیل الکتریکی کهبرای جلوگیری از حرکت ناخواسته آنها تعبیه شده گذر می‌کنند و فعالییت تراشه را مختلمی‌سازند.
بر اساس پیش‌بینی‌های کنونی در پایان دهه جاری، تراشه‌های سیلیکنی بهحد نهایی ظرفیت کوچک شوندگی خود می‌رسند و به این ترتیب دیگر نمی‌توان با استفادهاز این نوع تراشه‌ها بر سرعت و قدرت کامپیوترها افزود.

شرکت‌های سازندهکامپیوتر به منظور مقابله با این محدودیت تلاش‌های تحقیقاتی گسترده‌ای را آغازکرده‌اند. از جمله این شرکت‌ها، آی‌بی‌ام است که در اواخر سال ۲۰۰۳اعلام کرد کهدر حال تکمیل روشی برای ساختن تراشه های الکترونیک است که در آن خود مولکول‌هایپلیمری با استفاده از یک روش خود-مونتاژی مدارهای الکتروینک مورد نظر را حاوی انواعترانزیستورها و در شمار فراوان، در مقیاس مولکولی تولید می‌کنند.
این شیوه هرچندمی‌تواند تراز ساخت کامپیوترهای پرقدرت را تا حد چشمگیری ارتقا بخشد اما به واسطهدشواری کنترل عمل پلیمرها در سطح مولکولی نمی‌توان انتظار داشت که در آینده نزدیکاین نوع فناوری برای بهره‌برداری آماده شود.

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

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

ریزترین ترانزیستورسیلیکنی ۹۰نانو متر طول دارد در حالیکه طول این ترانزیستورها از ۲تا ۳نانومتر تجاوز نمی‌کند.
به این ترتیب می‌توان با شمار بیشتری از ترانزیستورها درمحدوده‌ای کم‌حجم‌تر و با مصرف توان و انرژی کمتر کانپیوترهایی پرقدرت‌تر تولیدکرد.

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

با این حال به اعتقاد متخصصان شرکت هیولت پاکارد، فناوری تازه تا سال۲۰۱۲می تواند جایگزین فناوری کنونی شود و در آن هنگام درست به همان شکل که زمانیترانزیستورها لامپ‌های کاتدی را کنار گذاشتند و جای آنها را گرفتند، سیمهای نانونیز ترانزیستورها را کنار می‌گذارند و جایگزین آنها می‌گردند.

/ 0 نظر / 10 بازدید