علماء صينيون وأمريكيون يطورون أشباه موصلات ثورية من الجرافين

تيانجين 9 يناير 2024 (شينخوا) نجح فريق تعاوني من العلماء الصينيين والأمريكيين في ابتكار شبه موصّل قابل للتطبيق مع مفتاح تشغيل مصنوع من الجرافين، وهو مادة كربونية تفوق بكثير السيليكون من حيث إمكاناته الإلكترونية.

ويعتبر الجرافين، وهو مادة ثنائية الأبعاد تتكون من طبقة واحدة فقط من ذرات الكربون، حاليًا أكثر المواد الإلكترونية الواعدة في هذا المجال.

ومع ذلك، فإن هيكل فجوة النطاقات الحرارية الصفرية للجرافين، والذي يتسبب في عدم وجود اختلافات في الطاقة عندما تقفز الإلكترونات في أشباه الموصلات بين نطاقات الطاقة المنخفضة والعالية، منع في السابق من استخدامه لتمثيل "الواحد" و "الصفر" في نظام الحوسبة الإلكترونية.

ونجح باحثون من جامعة تيانجين ومعهد جورجيا للتكنولوجيا في فتح فجوة النطاقات عن طريق إنتاج نوع من الجرافين بفجوة نطاق تبلغ 0.6 إلكترون فولت على ركيزة أحادية البلورة من كربيد السيليكون.

بالإضافة إلى ذلك، فإن هذا النوع من الجرافين، الذي طوره فريقا البحث، يتمتع بحركية أعلى بعشر مرات في درجة حرارة الغرفة من السيليكون، بحسب بحث نُشر مؤخرًا في مجلة "نيتشر".

لذلك، قال الباحثون إن هذه المادة الجديدة متفوقة في الاستقرار الكيميائي والميكانيكي والحراري ويمكن تصنيعها باستخدام تقنيات تصنيع أشباه الموصلات التقليدية.

وواجه قانون مور، الذي ينص على أن قوة الحوسبة تتضاعف كل عامين، تحديًا بسبب تباطؤ وتيرة التطور في الآونة الأخيرة. ويرجع هذا التباطؤ إلى الصعوبات الشديدة التي وُجهت في محاولة تقليل حجم الرقائق القائمة على السيليكون إلى أقل من نانومترين.

وقال ما ليه، المؤلف الرئيسي للورقة البحثية من جامعة تيانجين، إن أشباه الموصلات المصنوعة من الجرافين ثنائي الأبعاد يمكنها أن تفتح مساراً جديداً للأجهزة الإلكترونية عالية الأداء يفوق التكنولوجيا التقليدية القائمة على السيليكون، وهو ما يعد تغييراً جوهرياً في مجال تكنولوجيا الإلكترونيات.