ساخت اولین مدار دیجیتال گرافینی با فرکانس 1.2 GHz

گروهی از محققین آمریکایی و ایتالیایی موفق شدند مدار دیجیتالی با گرافین بسازند که در فرکانسی بیش از یک گیگاهرتز عمل می کند.
این محققان در مقاله ای در مجله اکت نانو فرایند ساخت و همچنین کارایی و محدودیت های این نوع مدار دیجیتال را شرح دادند.

محققان در تمام دنیا به گرافین به عنوان ماده ای که محدودیت های کوچک سازی سیلیکون را رفع می کند می نگرند آنها معتقدن با این تک لایه نازک از کربن می توان ترانزیستورهایی زیر 10 نانومتر ساخت.
الکترون ها در گرافین مانند اجسام بدون جرم رفتار می کنند که همین عامل موجب می شود ابزار های ساخته شده با گرافین خیلی سریع باشند.
مشکلی که هست بر خلاف دیگر مواد مورد استفاده در ترانزیستورها گرافین نیمه رسانا نیست برای همین برای استفاده از آن باید از مواد دیگری نیز در کنار آن استفاده کنیم.
در این کار محققان حلقه ای نوسان ساز ( برای سنجش حداکثر کارایی ) از گرافین و ماده ای مرکب ساختند. برای ایجاد اتصال قوی تر بین گرافین و ماده مرکب این گروه ماده مورد نظر را مستقیما بر روی گرافین رشد دادند.
More information: Gigahertz Integrated Graphene Ring Oscillators, ACS Nano, Article ASAP. DOI: 10.1021/nn401933v

کامپیوترهای انعطاف پذیر در راهند: جوهر گرافینی

گرافین لایه از کربن  به ضخامت تنها یک اتم است که خواص نوری و الکترونیکی ویژه ای دارد. همین خواص موجب شده که به عقیده بیشتر محققان  جانشین سیلیکون در تراشه ها خواهد شد.

حال محققان به روش تازه ای دست پیدا کردند آنها جوهری از گرافین ساختند که می تواند بر روی سطوح منعطف مدارات الکترونیکی را ایجاد کند.
محققان دانشگاه کرنل به دنبال طراحی فرایند هایی مشابه مراحل ساخت چیپ های امروزی هستند در مقابل محققان دانشگاه نورث وسترن به دنبال فرایند های INK-JET هستند که مانند یک پرینتر معمولی عمل می کند.
تصور کنید بعد از طراحی چیپ اون رو توسط دستگاه کوچکی مثل یک پرینتر روی یک سطح شفاف قابل انعطاف پرینت بگیرید.
به نظر می رسد با توسعه این فناوری شاهد نسل جدیدی از گجت ها که البته ارزان تر هم هستند باشیم.

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.