راهکار محققان کشور برای ساخت قطعات الکترونیکی با مصرف کمتر انرژی

به گزارش برق نیوز، پژوهشگران ساختارهای گرافینی را بدلیل خواص منحصربفرد فیزیکی، جایگزین مناسب ترکیبات اکسید ایندیم- قلع بکار رفته در صنایع الکترونیک و سلول‌های خورشیدی و پنل‌های لمسی و تصویری می‌دانند.

در این میان ساختارهای گرافینی لبه زیگزاگی خواص مغناطیسی نیز از خود نشان می‌دهند، بنابراین ایده طراحی قطعات الکترونیکی وابسته به اسپین بر مبنای نانوساختارهای گرافینی و کنترل و بهینه‌سازی خواص اسپینترونیکی بدون استفاده از مواد مغناطیسی، مورد توجه محققان قرار گرفته است. ایده طراحی، ساخت و استفاده از ترانزیستورهای گرافینی می‌تواند گامی کارآمد در جهت ایجاد تحول در نانوالکترونیک باشد.

از این رو محققان دانشگاه دانشگاه کاشان پروژه «ایجاد جریان‌های خالص اسپینی در نانو ترانزیستورهای گرافینی سه پایان» را با پشتیبانی صندوق حمایت از پژوهشگران و فناوران اجرایی کردند.

در این طرح با طراحی مناسب و متفاوت کانال در ترانزیستورهای گرافینی سه پایانه و استفاده از خواص مغناطیسی ذاتی لبه‌های زیگزاگی پولک‌های گرافینی، جریان‌هایی با قطبیدگی کامل اسپینی ایجاد شد.

عدم استفاده از مواد مغناطیسی، ضمن کاهش هزینه‌های ساخت، پراکندگی‌های مغناطیسی را کاهش داده و با توجه به ضخامت کم و طول نانومتری ترکیبات گرافینی، امکان کنترل جریان‌ها را بسادگی با صرف انرژی کمتر و با سرعت بیشتر فراهم می‌کند. با ارائه طرح جدید در ترانزیستورهای گرافینی سه پایانه و ارائه مدل محاسباتی مناسب به شبیه‌سازی آنان پرداخته شده است.

صنعت نیم رسانا سالیان گذشته قادر بوده با بهینه‌سازی سیستم‌های الکترونی، قطعات کوچکتر و سریعتری تولید کند؛ اما این صنعت بدلیل مشکلات تکنیکی و محدودیت‌های علمی، در آینده‌ای نه چندان دور به بن بست خواهد رسید و نیاز به جایگزینی و یافتن صنعت و تکنولوژی جدیدی است که بتواند در جهت تولید ترانزیستور با چگالی بیشتر و با سرعت و بازدهی بیشتر گام بردارد.

ترانزیستورهای اثر میدانی بر پایه گرافین مهمترین گزینه جایگزین نیمه رساناهای اکسید فلزی امروزی هستند که علاوه بر داشتن خصوصیات الکترونی ویژه امکان کنترل و ایجاد جریان‌های اسپینی در این ساختارها را دارند.

بر این اساس، طراحی و مدل‌سازی قطعات الکترونیکی وابسته به اسپین بر مبنای نانو ساختارهای گرافینی، امکان کنترل و بهینه سازی خواص اسپین الکترونیکی را در این ساختارها فراهم کرده و شناخت کامل خواص فیزیکی و مغناطیسی نانو ساختارهای پایه کربنی می‌تواند گامی موثر در جهت ساخت قطعات الکترونیکی سریعتر، ارزانتر و با مصرف انرژی کمتر باشد.

از آنجا که ترانزیستورهای اثرمیدانی قلب الکترونیک مدرن هستند و در تمام قطعات الکترونیکی و پردازنده‌ها حضور دارند؛ بنابراین نتایج این تحقیق در گسترش و تولید دانش فنی قطعات الکترونیکی مدرن بر پایه مواد غیر سیلیکونی مفید خواهد بود.