ترانزیستور تک‌الکترونی Sketch-SET

ساینس دیلی به‌تازگی گزارشی را منتشر کرد که موضوع آن ساخت یک ترانزیستور تک‌الکترونی بود. این ترانزیستور که محققان چند دانشگاه در توسعه آن سهیم بوده‌اند، هنوز یک محصول آزمایشگاهی محسوب می‌شود که می‌تواند در آینده به عنوان یکی از اجزای اصلی کامپیوترهای کوانتومی به شمار آید.

ترانزیستور تک‌الکترونی Sketch-SET

گروهی از پژوهشگران دانشگاه پیتسبورگ توانسته‌اند ترانزیستوری تک‌الکترونی بسازند. این موفقیت را می‌توان سرآغازی بر ساخت حافظه‌های کامپیوتری جدید و قدرتمندتر و نیز شروعی بر ساخت تجهیزات الکترونیکی پیشرفته دانست. ضمن این‌که این ترانزیستور می‌تواند جزء اصلی کامپیوترهای کوانتومی آینده محسوب شود. به گزارش نیچر نانوتکنولوژی، بخش مرکزی این ترانزیستور، به اصطلاح جزیره‌ای که قطر آن تنها 1,5 نانومتر است فقط با یک یا دو الکترون کار می‌کند. چنین قابلیتی باعث می‌شود تا بتوانیم از این ترانزیستور در گستره وسیعی از کاربردهای دیگر‌استفاده کنیم که از آن جمله می‌توان به‌ساخت حافظه‌های بسیار فشرده یا پرچگال و پردازنده‌های کوانتومی اشاره کرد. همچنین به کارگیری این ترانزیستورها می‌تواند ساخت تجهیزات پیشرفته‌ای را در پی داشته باشد که می‌توان از آن‌ها در حل برخی از پیچیده‌ترین مسائل بهره گرفت؛ مسائلی که حل آن‌ها حتی با استفاده از مجموعه‌ بزرگی از کامپیوترها میلیاردها سال زمان می‌برد.

ترانزیستور تک‌الکترونی Sketch-SET

به گفته جرمی لوی، پژوهشگر ارشد و پروفسور فیزیک و ستاره‌شناسی در کالج هنر و علوم دانشگاه پیتسبورگ، از این جزیره مرکزی کوچک می‌توان در ساخت یک اتم مصنوعی جهت توسعه مجموعه‌های جدیدی از مواد الکترونیکی مصنوعی بهره‌برد. برای نمونه می‌توان به ساخت ابررسانا‌هایی اشاره کرد که قابلیت‌های جدیدی دارند که در دیگر مواد طبیعی یافت نمی‌شود. لوی‌ در این پژوهش با گوانگلی‌چنگ دانشجوی فارغ‌التحصیل رشته فیزیک و ستاره‌شناسی‌ و نیز فنگ بی، دانیلا بوگورین و چنگ سن از پژوهشگران فیزیک و ستاره‌شناسی این دانشگاه همکاری می‌کرد. پژوهشگران دانشگاه پیتسبورگ همچنین با گروه تحقیقاتی دیگری از دانشگاه ویسکانسین همکاری داشتند که سرپرستی آن‌ها به عهده چانگ بئوم‌ائوم پروفسور علوم و مهندسی مواد بود و سه پژوهشیار، یعنی چانگ وون بارک، جائه وان پارک و چاد فولکمن او را همراهی می‌کردند. اعضای دیگر این گروه عبارت بودند از، گیلبرتو مدریوس ریبریو از HP Labs و پابلو اف. سیلس از دانشجویان دکترای دانشگاه کامپیناس برزیل. لوی و همکارانش این محصول جدید را SketchSET نام‌گذاری کردند. آن‌ها با استفاده از یک روش جدید، سیم و ترانزیستورهایی ساخته‌اند که ابعاد آن‌ها در مقیاس نانومتر است و در لایه کریستالی استرونتیوم تیتانیت و یک لایه واسط 1,2 نانومتری از لانتانیوم آلومینیت قرار می‌گیرند. این قطعه‌های الکترونیکی، می‌توانند حذف شوند و در لایه واسط دوباره مورد استفاده قرار بگیرند. Sketch-SET نخستین ترانزیستور تک‌ا‌لکترونی است که به طور کامل از مواد اکسیدی (شامل جزیره‌ای که می‌تواند تا دو الکترون را در خود جای دهد) ساخته شده‌است. با توجه به این‌که تعداد الکترون‌های موجود در جزیره صفر، یک یا دو عدد باشد، خواص رسانش متفاوتی ایجاد می‌‌شود. همچنین سیم‌هایی که از یک ترانزیستور کشیده می‌شوند الکترون‌های دیگر را در گستره جزیره جابه‌جا می‌کنند. یکی از مزیت‌های ترانزیستورهای تک‌الکترونی حساسیت بسیار بالای آن نسبت به بار الکتریکی است. ویژگی دیگر مواد اکسیدی فروالکتریسیته1 آن‌ها است که باعث می‌شود ترانزیستور بتواند به صورت یک حافظه جامد (solid-state) عمل کند. وضعیت فروالکتریسیته می‌تواند در غیاب الکتریسیته خارجی کنترل تعدادی از الکترون‌های موجود در جزیره را به دست بگیرد که در نتیجه از این ویژگی‌ می‌توان در نمایش وضعیت 0 یا 1 یک خانه حافظه استفاده کرد. به گفته لوی اگر یک حافظه کامپیوتری این ویژگی را داشته باشد، خواهد توانست اطلاعات را حتی زمانی که خود پردازنده خاموش شده‌است در خود نگه دارد. همچنین احتمال داده می‌شود، ویژگی فروالکتریسیته نسبت به تغییرات ناچیز فشار در مقیاس نانومتر حساس باشد و در نتیجه بتوان از قطعه‌های مبتنی بر این فناوری به عنوان بار یا حسگر نیرو در مقیاس نانو استفاده کرد.

ترانزیستور تک‌الکترونی Sketch-SET

پی‌نوشت‌ها:

1- بعضـــی از مــواد ویژگـــی فــروالکتریسیتــه (Ferroelectricity) دارند، یعنی به طور ذاتی دارای قطبیدگی (دو قطبی بودن) الکتریکی هستند.

منبع : ساینس دیلی

/ 0 نظر / 55 بازدید