آینده کامپیوترها:جانشینی دیگر برای سیلیکون
سیلیکون به عنوان پر کاربردترین عنصر در صنعت نیمه هادی و کامپیوتر روزهای سختی را در پیش خواهد داشت. با پیشروی قانون مور برای کوچک کردن پیش از پیش ترانزیستور ها مشکلات بنیادی سیلیکون روز به روز روشنتر می شود.
مشکل عمده ی ترانزیستور های کوچک سیلیکونی نشت جریان آن هاست در ابعاد ریز اثرات کوانتومی نقش مهمی بازی می کنند و تفاوت حالت بین حالت روشن و خاموش ترانزیستور را با مخاطره مواجه کرده است.
البته اینتل از دو سال پیش با ترانزیستورهای سه بعدی کمی روند فروپاشی سیلیکون را به وقفه انداخته بود اما این روند تاکی ادامه خواهد داشت؟
حال شاید بهتر باشد با بعضی از جانشین های دوبعدی سیلیکون آشنا شویم.
باید توجه کرد الکترون ها در ساختار های دوبعدی خواص بهتری مثل تحرک پذیری بالاتر از خود نشان می دهند که موجب ساخت ترانزیستورهای سریعتر می شود.
پس هدف اول ما پیدا کردن سختار هایی است که ضخامتی در حد چند نانو متر داشته باشند ( در حالت آرمانی ضخامت تنها یک لایه اتم ) یکی از مشهور ترین این ساختارها گرافین است که جایزه نوبل فیزیک را نیز برای کاشفان آن به همراه داشت.
گرافین لایه دوبعدی از کربن به ضخامت تنها یک اتم است الکترون ها در گرافین بیشترین تحرک پذیری را در بین دیگر ساختارها دارند تا حدی که برای بررسی آن باید از قوانین نسبیتی استفاده کنیم ( و قتی جسمی با سرعت زیادی قابل مقایسه با سرعت نور حرکت کند مجبوریم از قوانین نسبیت خاص استفاده کنیم حال اگر در ابعاد اتمی باشد به فیزیک کوانتومی نیز نیاز داریم که حاصل آن کوانتوم نسبیتی است ) اما یک مشکل حاد دارد.
نداشتن گاف انرژی . نیمه رسانا ها دارای گاف انرژی هستند و ترانزیستورها برای کار کردن به گاف انرژی نیاز دارند. محققیق در حال کار بر روی روش هایی هستند تا گاف انرژی را در گرافین ایجاد کنند و یا ترانزیستورها را بی نیاز از گاف انرزی کنند!
از یکی از رقیب های سنتی گرافین سولفید مولیبدیوم است که با دارا بودن بخش زیادی از خواص گرافین گاف انرژی نیز دارد. تحقیقات بر روی این ترکیب هم برای کاربرد در ترانزیستور با شتاب در حال انجام است. اما حالا رقیبی دیگر نیز وارد میدان شده است .
ژرمانن. ساختار دو بعدی از ژرمانیوم. شاید باید بع گذشته برگشت. اولین ترانزیستور از ژرمانیوم ساخته شد اما زمانی که دانشمندان با اکسید ژرمانیوم به عنوان عایق گیت به مشکل خوردند سیلیکون وارد میدان شد و ژرمانیوم را از صنعت نیمه هادی خارج کرد . شاید وقت انتقام رسیده است.
