تحول نسل آینده دستگاه‌های نیمه‌رسانا با یک الکترود فوق نازک

پژوهشگران کره جنوبی سعی دارند با استفاده از یک الکترود فوق نازک، نسل آینده دستگاه‌های نیمه‌رسانا را متحول کنند.

کد خبر: ۴۴۴۷۶۰

تاریخ: ۰۹ خرداد ۱۴۰۱ - ۱۵:۳۱

به گزارش ایران اکونومیست و به نقل از وب‌سایت رسمی "موسسه علم و فناوری کره جنوبی"(KIST)، برای تحقق بخشیدن به رویای داشتن سیستم‌های هوش مصنوعی و رانندگی خودکار که اغلب در فیلم‌ها دیده می‌شود، پردازنده‌هایی که به عنوان مغز رایانه‌ها در نظر گرفته می‌شوند، باید بتوانند داده‌های بیشتری را پردازش کنند. با وجود این، دستگاه‌های مبتنی بر سیلیکون که اجزای ضروری پردازنده‌های رایانه‌ای هستند، محدودیت‌هایی دارند که موجب می‌شود هزینه‌های پردازش و میزان مصرف انرژی آنها افزایش یابد.

برای غلبه بر این محدودیت‌ها، آزمایش‌هایی روی دستگاه‌های الکترونیکی در سطح لایه اتمی انجام می‌شود که مبتنی بر نیمه‌رساناهای دو بعدی بسیار نازک هستند. با وجود این، کنترل ویژگی‌های الکتریکی نیمه‌رساناهای دو بعدی نسبت به دستگاه‌های نیمه‌رسانای معمولی مبتنی بر سیلیکون دشوارتر است. بنابراین، به کار گرفتن دستگاه‌های گوناگون با استفاده از نیمه‌رساناهای دوبعدی تاکنون از نظر فنی دشوار بوده است.

گروهی از پژوهشگران کره جنوبی به سرپرستی دکتر "دو کیونگ هوانگ"(Do Kyung Hwang)، پژوهشگر مرکز مواد و دستگاه‌های الکترونیکی نوری موسسه علم و فناوری کره جنوبی و پروفسور "کیمون لی"(Kimoon Lee)، استاد بخش فیزیک "دانشگاه ملی کونسان"(Kunsan National University) کره جنوبی موفق شده‌اند به پیاده‌سازی دستگاه‌های الکترونیکی مبتنی بر نیمه‌رساناهای دوبعدی بپردازند که ویژگی‌های الکتریکی آنها را می‌توان آزادانه و با توسعه یک الکترود فوق نازک جدید کنترل کرد.

این گروه پژوهشی توانستند ویژگی‌های الکتریکی دستگاه‌های نیمه‌رسانا را با استفاده از یک ماده الکترود دو بعدی موسوم به "Cl-SnSe2" کنترل کنند. پیاده‌سازی مدارهای مکمل با استفاده از دستگاه‌های نیمه‌رسانای دو بعدی معمولی دشوار بود زیرا آنها فقط ویژگی‌های دستگاه‌های نوع N یا نوع P را نشان می‌دهند.

در مقابل، اگر از مواد الکترود توسعه‌یافته توسط این گروه پژوهشی استفاده شود، می‌توان آزادانه ویژگی‌های دستگاه‌های نوع N و نوع P را با به حداقل رساندن نقص در رابط نیمه‌هادی کنترل کرد. به عبارت دیگر، یک دستگاه واحد می‌تواند عملکرد دستگاه‌های نوع N و نوع P را انجام دهد. از این رو، نیازی به ساخت دستگاه‌های نوع N و نوع P به طور جداگانه وجود ندارد. پژوهشگران با استفاده از این دستگاه، با موفقیت توانستند یک مدار مکمل با کارایی بالا و کم‌مصرف را پیاده‌سازی کنند که می‌تواند عملیات مختلفی را انجام دهد.

دکتر هوانگ گفت: این توسعه به تسریع تجاری‌سازی فناوری‌های نسل بعد مانند سیستم‌های هوش مصنوعی کمک می‌کند که به دلیل محدودیت‌های فنی ناشی از کوچک‌سازی و ادغام دستگاه‌های نیمه‌هادی سیلیکونی معمولی، استفاده از آنها در کاربردهای عملی دشوار بوده است.

همچنین، هوانگ پیش‌بینی می‌کند که مواد الکترود دوبعدی توسعه‌یافته، بسیار نازک باشند. بنابراین، توانایی عبور دادن نور و انعطاف‌پذیری بالایی را از خود نشان می‌دهند. بدین ترتیب، می‌توان از آنها در نسل بعدی دستگاه‌های نیمه‌رسانای انعطاف‌پذیر و شفاف استفاده کرد.

این پژوهش، در مجله "Advanced Materials" به چاپ رسید.