ساخت ترانزیستورهایی بر پایه نانولوله‌های کربنی

کد خبر: ۵۱۱۰۴۳ 

محققان ترانزیستورهایی بر پایه نانولوله‌های کربنی ساختند که بسیار بهتر از ترانزیستورهای سیلیکونی کار می‌کند.

تیمی از دانشمندان در دانشگاه پکینگ ترانزیستوری بر پایه نانولوله کربنی ساخته‌اند و گزارش داده‌اند که کارکرد بسیار بالاتری نسبت به ترانزیستورهای بر پایه سیلیکون دارد. در این مقاله که در ژورنال ساینس منتشر شده است، چگونگی ساخت این ترانزیستور،  نحوه کارکرد و چالش‌های آن توضیح داده شده است.

هرکس که در کسب‌وکار رایانه فعالیت دارد، محدودیت‌های ترانزیستورهای بر پایه سیلیکون را به‌خوبی می‌شناسد، لذا تیم‌های زیادی در جهان به‌دنبال ماده مناسبی به‌عنوان جایگزین سیلیکون جهت استفاده در ترانزیستورها هستند. یکی از نامزدهای امیدوارکننده، نانولوله‌های کربنی (به‌علت ویژگی‌های بی‌نظیرش) است، چراکه ترانزیستورهای برپایه نانولوله کربنی بسیار کوچک‌تر و سریع‌تر بوده و بازده بالاتری دارند! متاسفانه دشوار بودن رشد نانولوله‌های کربنی و حساسیت بالای آنها نسبت به شرایط سنتز، راه را برای سنتز در مقیاس انبوه بسته است. در تلاش جدیدی که از سوی تیم حاضر صورت گرفته است، دانشمندان روشی برای ساخت  ترانزیستورهای بر پایه نانولوله کربنی ارائه داده‌اند. این روش برای ساخت نمونه آزمایشی ترانزیستور مناسب است و برای تولید انبوه کاربرد ندارد.

دانشمندان برای ساخت ترانزیستور، دیدگاه مبتکرانه‌ای را اتخاذ کرده­اند که در آن به جای رشد نانولوله کربن که خواص مورد نظر را دارد، نانولوله را رشد داده و آنها را به‌صورت رندوم روی سطح سیلیکون می­ریزند، سپس به آن الکترونیکی را اضافه

می‌کنند که باید در آن شرایط کار کند. کاملا واضح است که این روش در مقیاس تولید انبوه کارایی ندارد، اما برای نشان دادن کارایی بالای ترانزیستورهای بر پایه نانولوله کربنی و تست کردن تئوری عملکرد بالای این ترانزیستورها روش مناسبی خواهد بود. قطعا با استفاده از الکترودهای سنتی هنوز مساله تولید انبوه وجود دارد. بنابراین محققان با بریدن صفحات بسیار بسیار کوچک گرافن نوع جدیدی از الکترود را ساخته‌اند که در نتیجه آن ترانزیستورهایی بسیار بسیار کوچک ایجاد شد. تیم گزارش می‌دهد که این ترانزیستورها توانایی عبور جریان بیشتر نسبت به ترانزیستورهای CMOS استاندارد (با استفاده از تنها نیمی از میزان ولتاژ آنها) را دارند. این ترانزیستورها به‌علت زمان تاخیر سوئیچ کوتاه‌تر، حدود۷۰ فمتوثانیه، عملکرد سریع‌تری دارند.

این کار توسط گروهی در چین انجام شد. اهمیت این کار به این دلیل این است که گواه فیزیکی و صحت کارکرد این وسیله را نشان می‌دهد و قابلیت سرمایه‌گذاری روی این تحقیقات و استفاده از نانولوله کربنی به‌عنوان جایگزینی واقعی برای سیلیکون را تا زمانی که راهی برای تولید انبوه این ماده پیدا شود، روشن می‌سازد.

ترانزیستورهای اثر میدان نانولوله کربنی (CNT FET) با گیت فوقانی به طول ۵ نانومتر ساخته می‌شود که کارایی بهتری نسبت به ترانزیستورهای اثرمیدانی (CMOS) بر پایه سیلیکون در همین ابعاد دارد. بررسی‌ها نشان می‌دهد ابزارهای بر پایه نانولوله کربنی با به‌کارگیری اتصالات گرافن می‌توانند بسیار سریع‌تر، در ولتاژ پایین‌تر (ولتاژ ۰.۴ در مقابل ۰.۷ ولت) و ولتاژ آستانه کوچک‌تر کار کنند. به‌علاوه اینکه طول تماس ابزارهای  CMOS بر پایه CNT به مقدار ۲۵ نانومتر کاهش یافته است و یک معکوس‌کننده CMOS با طول گام نهایی ۲۴۰ نانومتر نشان داده شده است.

 

 

مرجع:

 https://phys.org/news/2017-01-carbon-nanotube-transistors-outperform-silicon.html#jCp

More from مرضیه احمدی خامسی

تغییر ساختار نانولوله‌های کربنی از داخل

کد خبر: ۶۰۱۰۷۲ گروهی از محققان دانشگاه ناتینگهام برای اولین بار نشان...
مشاهده مطلب

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *