محققان ادعا میکنند که اولین نیمهرسانای عملی جهان از گرافن را ایجاد کردهاند. گرافن رونشستی با روشهای پردازش میکروالکترونیکی سازگار و جایگزین سیلیکون است.
بهگزارش تکناک، محققان دانشگاه Georgia Tech ادعا میکنند که اولین نیمهرسانای عملی جهان ساختهشده از گرافن را ایجاد کردهاند. گفته میشود که گرافن رونشستی (Epitaxial) تیم تحقیقاتی با روشهای پردازش میکروالکترونیکی سنتی سازگار است؛ ازاینرو، جایگزینی واقعبینانه برای سیلیکون محسوب میشود. علاوهبراین، این ماده پالایششده از شکاف باند مطلوبی برای کاربردهای الکترونیکی برخوردار است و ظرفیت نهفتهای برای دستگاههای محاسبات کوانتومی آینده دارد.
تامزهاردور مینویسد سالهاست که کارشناسان فناوری جنگ برای زنده نگهداشتن قانون مور را برجسته کردهاند. یکی از مسائل مهم برای پیشبرد نیمهرساناها، محدودیتهای سیلیکون است. گرافن از زمان کشف آن در سال 2004، بهعنوان مادهای شگفتانگیز معرفی شده است. بااینحال، هنوز پیشرفت فناوری مهم یا گستردهای نتوانسته است از آن بهرهبرداری کند.
بهنظر میرسد محققان مؤسسه فناوری جورجیا با گرافن رونشستی پالایششدهشان که به کاربید سیلیکون متصل شده است، در حال پیگیری موضوعی بزرگ هستند.
برای رسیدن به این نقطه، دکتر والتر دیهیر، استاد فیزیک دانشگاه Georgia Tech، با تیمی از محققان مستقر در آتلانتا و تیانجین چین همکاری کرده است. وی از اوایل دهه 2000 روی گرافن دوبعدی کار میکند. او میگوید:
انگیزه ما این بود که بتوانیم سه ویژگی خاص گرافن را در الکترونیک معرفی کنیم. این ماده بسیار مقاومی است که میتواند جریانهای بسیار بزرگ را تحمل کند و بدون گرم و خراب شدن این کار را انجام دهد.
با وجود این سه ویژگی، ویژگی مهم نیمهرسانایی تاکنون در مواد مبتنیبر گرافن وجود نداشت. دکتر لی ما همراه با دکتر والتر دیهیر، مؤسس مرکزی نانوذرات و نانوسیستمها در دانشگاه تیانجین در چین، میگوید:
مشکل موجود در الکترونیک گرافن در این است که گرافن شکاف باند مناسبی نداشت و نمیتوانست به نسبت صحیحی روشن و خاموش شود… در طول سالها، بسیاری تلاش کردهاند تا با استفاده از روشهای مختلف این مسئله را حل کنند. فناوری ما شکاف باند را بهدست میآورد و گامی اساسی در دستیابی به الکترونیک مبتنیبر گرافن است.
دستاورد تیم تحقیقاتی بدینصورت بهدست آمد که آنها یاد گرفتند چگونه گرافن را روی تختههای کاربید سیلیکون با استفاده از کورههای ویژه رشد دهند. بهنوشته وبلاگ دانشگاه Georgia Tech، پالایش این ماده یک دهه طول کشید. درحالحاضر، آزمونها نشان میدهد که ماده نیمهرسانا مبتنیبر گرافن آنها ده برابر حرکتپذیری بیشتری از سیلیکون دارد. در وبلاگ این مؤسسه آموزشی و تحقیقاتی توضیح داده شده است:
الکترونها با مقاومت بسیار کمی حرکت میکنند که در الکترونیک بهمعنی محاسبات سریعتر است.
استاد فیزیک دانشگاه Georgia Tech درباره ویژگیهای جذاب الکترونیک مبتنیبر گرافن به زبان سادهتری توضیح میدهد. دیهیر درباره حرکت الکترونها ازطریق ماده نیمهرسانای گرافن پالایششده خود میگوید:
مانند رانندگی در راه خاکی درمقابل رانندگی در بزرگراه است. این ماده کارایی بیشتری دارد و به مقدار زیاد گرم نمیشود و اجازه سرعت بیشتری میدهد تا الکترونها بتوانند سریعتر حرکت کنند.
بهگفته تیم تحقیقاتی دانشگاه Georgia Tech، گرافن رونشستی به کاربید سیلیکون آنها از هر نیمهرسانای دوبعدی در حال توسعه دیگری بسیار برتر است. دکتر دیهیر برشمردن این پیشرفت در ماده نیمهرساناها را بهعنوان «دستاورد برادران رایت» توصیف کرد و سازگاری این ماده را با ویژگیهای موج مکانیکی کوانتومی الکترونها نیز برجسته کرد. این یعنی ممکن است در پیشرفتهای آینده در محاسبات کوانتومی نقش مهمی ایفا کند.
