محققان موفق به ساخت کوچکترین ترانزیستور دنیا شدند

ما همیشه به دنبال قطعات کوچکتر و کوچکتری بودیم تا بتوانیم آنها را در مدارهای مجتمع قرار دهیم. حال محققان ما را یک قدم به این هدف نزدیکتر کرده‌اند. این محققان موفق به ساخت سوییچی با دریچه یک نانومتری شدند. اما بر خلاف ترانزیستورهای معمولی، ترانزیستور جدید از سیلیکون ساخته نمی‌شود.

این ترانزیستور که توسط محققان دانشگاه کالیفرنیا در برکلی ساخته شده، احتمالا بتواند قانون مور را چند صباحی بیشتر زنده نگه دارد. قانون مور که توسط بنیانگذار اینتل بیان شده، عنوان می‌کند که تعداد ترانزیستورهای یک مدار مجتمع هر دو سال یکبار دو برابر می‌شود. اما مشکل اینجاست که ترانزیستورهای فعلی به حدی کوچکند که راه‌های کمی برای کوچک کردن بیشتر آنها وجود دارد. اما از آنجایی که بعضی از قوانین برای به چالش کشیدن و لغو شدن نوشته می‌شوند، محققان چندی پیش موفق به ساخت ترانزیستورهای ۵ نانومتری شدند. محققان کره‌ای از این حد نیز فراتر رفتند و ترانزیستورهای ۳ نانومتری ساختند. علی جاوه‌ای سرپرست این محققان می‌گوید:‌

ما کوچکترین ترانزیستوری را که تا بحال گزارش شده، ساخته‌ایم. طول دروازه عاملی مهمی در تعیین ابعاد ترانزیستور است و ما ترازنیستوری با طول دروازه یک نانومتر ساختیم و این نشان می‌دهد که با انتخاب مواد مناسب، هنوز نیز می‌توان قطعات الکترونیکی را کوچکتر و کوچکتر کرد.

در ترانزیستورهای معمولی، سیلیکون ماده‌ای ایده‌ال محسوب می‌شود، چون الکترون‌ها به دلیل مقاومت کم به راحتی درون آن عبور و مرور می‌کنند. اما جاوه‌ای و تیمش از نانوتیوب‌ها و دی‌سولفید مولیبیدنیوم (MoS2) استفاده کردند. اما در MoS2 مقاومت بیشتری نسبت به حرکت الکترون وجود دارد و این باعث می‌شود که بتوان رفتار الکترون را کنترل کرد.

تابحال محققان معتقد بودند که ۵ نانومتر آخرین حد کوچک کردن ترانزیستور است، چون کمتر از این مقدار پدیده‌ای با نام تونل‌زنی کوانتومی اتفاق می‌افتد. در تونل‌زنی کوانتومی، الکترون‌ها به صورت تصادفی از یک ترانزیستور به ترانزیستور دیگر می‌روند و این باعث درهم‌ریختگی سیگنال‌ها می‌شود. این بدین معناست که نمی‌توان ترانزیستورها را خاموش کرد، چون الکترون‌ها هر جایی ممکن است بروند. در حال تست، این محققان دریافتند که ترانزیستور آنها قادر است حرکت الکترون را کنترل کند. الکترون‌ها با وجود دی‌سولفید مولیبیدنیوم، از کنترل خارج نمی‌شدند. این دستاورد بزرگی بود،‌ چون محققان فکر نمی‌کردند که چنین کاری امکان‌پذیر باشد. سوجای دسای از محققان پروژه می‌گوید:‌

صنعت نیمه‌هادی برای مدت‌ها فکر می‌کرد که دروازه زیر ۵ نانومتر کار نمی‌کند، بنابراین حتی به آن فکر هم نمی‌کردند. این تحقیق نشان می‌دهد که می‌توان به اندازه‌های کمتر از ۵ نانومتر نیز فکر کرد. صنعت در حال استفاده هر چه بیشتر از سیلیکون بود. با تغییر از سیلیکون به دی‌سولفید مولیبیدنیوم، ما قادر بودیم دروازه‌ای یک نانومتری بسازیم و با آن مانند سوییچ رفتار کنیم.

هنوز راه زیادی باقی مانده است، اما می‌توان گفت که ساخت ترانزیستورهای زیر ۵ نانومتر نیز امکان‌پذیر است. حال محققات باید این تراتزیستورها را در مقیاس زیاد تولید کنند. علی جاوه‌ای می‌گوید:

این کار کوچک‌ترین ترانزیستور را تولید کرد. هر چند این تنها یک نمونه مفهومی است. ما هنوز این ترانزیستورها را درون چیپ قرار نداده‌‌ایم و هنوز میلیارد‌ها واحد از آن را نساخته‌ایم. این کار نشان می‌دهد که ما به ۵ نانومتر محدود نیستیم. با مهندسی درست مواد نیمه‌هادی و معماری دستگاه، قانون مور می‌تواند مدت بیشتری زنده بماند.

پیام بگذارید