ساخت یک ترانزیستور جدید با قابلیت های ویژه

محققان در مرکز تحقیقات Julich آلمان نوع جدیدی از ترانزیستور را از آلیاژ ژرمانیوم-قلع ساخته اند که دارای چندین مزیت نسبت به عناصر سوئیچینگ معمولی است.

به گزارش تکناک، کاهش مداوم مقیاس تکنولوژی سیلیکون CMOS (مکمل اکسید فلز نیمه هادی) چالش هایی را برای دستیابی به مصرف انرژی پایین مورد نیاز ایجاد می کند.

در حالی که مواد کانال با تحرک بالا نوید عملکرد دستگاه را در سطوح توان پایین می دهند، یک سیستم مواد سازگار با فناوری سیلیکون و قابل ادغام آسان در خطوط ساخت موجود مورد نیاز است.

ترانزیستورهای ژرمانیوم-قلع پتانسیل بالایی برای کامپیوترهای آینده دارند. جدا از کامپیوترهای دیجیتال کلاسیک، کامپیوترهای کوانتومی می توانند از ترانزیستور ژرمانیوم-قلع نیز بهره مند شوند.

ژرمانیوم قبلاً در روزهای اولیه عصر رایانه مورد استفاده قرار می گرفت. حداقل در تئوری، الکترون ها می توانند در ژرمانیوم بسیار سریعتر از سیلیکون حرکت کنند. اکنون، محققان با ترکیب اتم های قلع در شبکه کریستالی ژرمانیوم، خواص الکترونیکی را حتی بیشتر بهینه کرده اند.

چینگ تای ژائو از موسسه پیتر گرونبرگ در مرکز تحقیقات Julich می‌گوید: سیستم ژرمانیوم قلع که ما آزمایش کرده‌ایم، غلبه بر محدودیت‌های فیزیکی فناوری سیلیکون را ممکن می‌سازد.

در آزمایش‌ها، ترانزیستور جدید ژرمانیوم-قلع تحرک الکترون‌هایی را نشان داد که 2.5 برابر بیشتر از یک ترانزیستور مشابه ساخته شده از ژرمانیوم خالص است. علاوه بر این، آلیاژ مواد جدید با فرآیند CMOS موجود برای ساخت تراشه سازگار است. از آنجایی که ژرمانیوم و قلع به همان گروه اصلی جدول تناوبی مانند سیلیکون تعلق دارند، ترانزیستورهای ژرمانیوم-قلع می توانند مستقیماً در تراشه های سیلیکونی معمولی ادغام شوند.

ترانزیستور ژرمانیوم-قلع گامی بیشتر به سوی انتقال داده های اپتیکال روی تراشه است. انتقال اطلاعات با سیگنال های نور در حال حاضر در بسیاری از شبکه های داده استاندارد است، زیرا به طور قابل توجهی سریع تر و کارآمدتر از انتقال داده از طریق هادی های الکتریکی است. با این حال، در زمینه میکرو و نانوالکترونیک، داده ها معمولا هنوز به صورت الکتریکی ارسال می شوند.

همکاران گروه کاری دکتر Dan Buca در  Jülich که یک لیزر قلع ژرمانیوم در گذشته ساخته اند، امکان انتقال مستقیم داده ها را به صورت نوری مستقیماً روی یک تراشه سیلیکونی ایجاد می کنند. ترانزیستور ژرمانیوم-قلع و این لیزرها راه حلی امیدوارکننده برای ادغام یکپارچه نانوالکترونیک و فوتونیک در یک تراشه ارائه می دهند.