صنعت میکروالکترونیک با جایگزین کردن متامواد به‌جای نیمه‌هادی‌ها می‌تواند سرعتی بیش از پیش را دنبال کند

گروهی از مهندسین دانشگاه سن دیگو، اولین ماشین میکروالکترونیکی بدون نیمه‌­هادی را با به‌کارگیری متامواد ساختند که توسط اپتیک هدایت می­‌شود. این ماشین، زمانی­‌که با لیزر توان پایین و با ولتاژ پایین فعال می‌­شود، افزایش رسانایی حدود ۱.۰۰۰% دارد.

این اکتشاف ممکن است به دستگاه­‌های میکروالکترونیکی سریع­‌تر و با توان بالاتر منجر شود و همچنین پنل­‌های خورشیدی کارآمدتری را منتج شود. نتایج این پروژه در چهارم نوامبر در نیچر به چاپ رسیده است.

هدایتی 02--

اکثریت قریب به اتفاق دستگاه‌های مدرن میکروالکترونیک در نیمه‌هادی‌ها بر حامل‌ها تکیه دارند. بنابراین، عملکرد این دستگاه‌­ها با توجه به خواص نیمه‌هادی‌­ها از جمله نوار ممنوعه و سرعت الکترون محدود است. جایگزین کردن کانال نیمه‌هادی در دستگاه‌های میکروالکترونیک معمولی با یک کانال گاز یا خلأ ممکن است سرعت، طول موج و قدرت خود را فراتر از آنچه امروز در دسترس است تغییر دهد. با این حال، آزاد کردن الکترون به گاز یا خلأ در یک دستگاه میکروالکترونیک به‌طور عملی کاملا چالش‌برانگیز است.

از آنجایی که الکترون‌ها به‌طور مداوم با اتم برخورد می­‌کنند، نیمه‌هادی‌ها در جریان هدایت و یا جریان الکترون محدودیت ایجاد می­‌کنند، چرا که در طول نیمه­‌هادی جریان دارند. برای حذف این موانع، مهندسین الکترون‌های آزاد در فضا را با نیمه‌­هادی‌ها جایگزین کردند.

با این حال، همان‌طور که گفته شد، آزاد کردن الکترون چالش‌برانگیز است، زیرا این امر نیازمند اعمال ولتاژ بالا یا لیزر با قدرت بالا، یا دمای بسیار بالا (بیش از ۱۰۰۰ درجه فارنهایت برای انتشار گرمایونی)  است که همه در ساخت دستگاه‌های الکترونیکی در مقیاس میکرو نانو غیرعملی است.

تیم سیون­ پیپر یک دستگاه در مقیاس میکرو ساختند که می­‌تواند الکترون‌­ها را بدون نیاز به شرایط ذکرشده، آزاد کند. این دستگاه شامل یک سطح طراحی‌شده روی یک ویفر سیلیکونی است که یک لایه سیلیکون دی‌اکسید در بر دارد. این سطح از آرایه‌­ای از نانوساختارهای طلا که به شکل قارچ هستند، روی آرایه‌ای از نوارهای موازی طلا تشکیل شده است.

بهترین راه­‌حل برای دستگاه‌­های فرکانس بالا یا توان بالا

دن سیون­ پیپر استاد الکترونیک دانشگاه سن دیگو گفت: «مسلما این روش جایگزین قطعی برای همه نیمه‌هادی‌ها نیست، اما ممکن است بهترین رویکرد برای کاربردهای خاص، مانند دستگاه‌­های فرکانس بالا و توان بالا باشد.»

این پروژه توسط دارپا (سازمان پروژه‌­های تحقیقاتی پیشرفته دفاعی) و دفتر تحقیقات نیرودریایی تامین بودجه شده است. مطالب ارائه‌شده به‌صورت فایل تصویری در ادامه قابل مشاهده است.

karanmand-video

More from مرجان هدایتی

درمانی نوین برای گروهی از اختلالات ژنتیکی پوستی

کد خبر:۶۰۳۱۷۳ درمانی نوین برای گروهی از اختلالات ژنتیکی پوستی محققان از...
مشاهده مطلب

پاسخ دهید

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