يدعي الباحثون أول رقاقة فعالة تعتمد على الجرافين

تكلنوجيا

يدعي الباحثون أول رقاقة فعالة تعتمد على الجرافين


يقتبس قارئ مجهول تقريرًا من IEEE Spectrum: قام الباحثون في معهد جورجيا للتكنولوجيا في أتلانتا بتطوير ما يسمونه أول أشباه موصلات فعالة تعتمد على الجرافين في العالم. يحمل هذا الإنجاز الوعد بإحداث ثورة في مجال الإلكترونيات، مما يتيح لأجهزة كمبيوتر تقليدية أسرع ويقدم مادة جديدة لأجهزة الكمبيوتر الكمومية المستقبلية. البحث، نشرت في 3 يناير في مجلة الطبيعة ويركز بقيادة والت دي هير، أستاذ الفيزياء في جامعة جورجيا للتكنولوجيا، على الاستفادة من الجرافين الفوقي، وهو هيكل بلوري من الكربون المرتبط كيميائيًا بكربيد السيليكون (SiC). تتميز هذه المادة شبه الموصلة الجديدة، والتي يطلق عليها اسم الجرافين الفوقي شبه الموصل (SEC) – أو بدلاً من ذلك، الإبيجرافين – بحركة إلكترونية معززة مقارنةً بالسيليكون التقليدي، مما يسمح للإلكترونات بالعبور بمقاومة أقل بكثير. والنتيجة هي ترانزستورات قادرة على العمل بترددات تيراهيرتز، مما يوفر سرعات تعادل 10 أضعاف سرعة الترانزستورات القائمة على السيليكون المستخدمة في الرقائق الحالية.

يصف دي هير الطريقة المستخدمة كنسخة معدلة من تقنية بسيطة للغاية معروفة منذ أكثر من 50 عامًا. يقول دي هير: “عندما يتم تسخين كربيد السيليكون إلى ما يزيد عن 1000 درجة مئوية، يتبخر السيليكون من السطح، تاركًا سطحًا غنيًا بالكربون والذي يتحول بعد ذلك إلى الجرافين”. تتم خطوة التسخين هذه باستخدام أنبوب كوارتز الأرجون حيث يتم وضع مجموعة من رقائق SiC في بوتقة الجرافيت، وفقًا لدي هير. ثم يتم تمرير تيار عالي التردد من خلال ملف نحاسي حول أنبوب الكوارتز، والذي يقوم بتسخين بوتقة الجرافيت من خلال الحث. تستغرق العملية حوالي ساعة. وأضاف دي هير أن لجنة الأوراق المالية والبورصات المنتجة بهذه الطريقة هي في الأساس محايدة الشحن، وعندما تتعرض للهواء، سيتم تخديرها تلقائيًا بالأكسجين. يمكن إزالة منشطات الأكسجين بسهولة عن طريق تسخينها عند حوالي 200 درجة مئوية في الفراغ. “إن الرقائق التي نستخدمها تكلف حوالي [US] قال دي هير: “10 دولارات، والبوتقة حوالي دولار واحد، وأنبوب الكوارتز حوالي 10 دولارات”. […]

ومع ذلك، يعترف دي هير وفريقه البحثي بأن هناك حاجة إلى مزيد من الاستكشاف لتحديد ما إذا كانت أشباه الموصلات القائمة على الجرافين يمكنها تجاوز تكنولوجيا الموصلية الفائقة الحالية المستخدمة في أجهزة الكمبيوتر الكمومية المتقدمة. لا يتصور فريق Georgia Tech دمج أشباه الموصلات القائمة على الجرافين مع السيليكون القياسي أو خطوط أشباه الموصلات المركبة. وبدلاً من ذلك، فإنهم يهدفون إلى إحداث نقلة نوعية تتجاوز السيليكون، وذلك باستخدام كربيد السيليكون. إنهم يطورون طرقًا، مثل طلاء SEC بمادة نيتريد البورون، لحماية وتعزيز توافقها مع خطوط أشباه الموصلات التقليدية. وبمقارنة عملهم مع ترانزستورات تأثير مجال الجرافين المتوفرة تجاريًا (GFETs)، يوضح دي هير أن هناك فرقًا حاسمًا: “لا تستخدم ترانزستورات تأثير مجال الجرافين التقليدية الجرافين شبه الموصل، مما يجعلها غير مناسبة للإلكترونيات الرقمية التي تتطلب إيقاف تشغيل الترانزستور بالكامل”. ويقول إن لجنة الأوراق المالية والبورصة (SEC) التي طورها فريقه تسمح بالإغلاق الكامل، وتلبية المتطلبات الصارمة للإلكترونيات الرقمية. ويقول دي هير إن تطوير هذه التكنولوجيا سيستغرق بعض الوقت. “أقارن هذا العمل بأول رحلة للأخوين رايت لمسافة 100 متر. وسيعتمد ذلك بشكل أساسي على مقدار العمل المبذول لتطويره.”



Source link

Back To Top