امید به تولید تراشه‌های ابرسریع با استفاده از نانوورقه‌های کربنی

محققان انگلیسی می‌گویند ورقه‌های کربنی با ضخامت اتمی با نام گرافن می‌توانند رکورد رسانایی در دمای اتاق را بشکنند.

محققان انگلیسی می‌گویند ورقه‌های کربنی با ضخامت اتمی با نام گرافن
می‌توانند رکورد رسانایی در دمای اتاق را بشکنند. آنها می‌گویند لایه‌های
تقریباً دوبعدی کربن امکان جابه‌جایی آزاد الکترون‌ها را ایجاد می‌کنند و
این امر به مفهوم آن است که می‌توان با استفاده از این ورقه‌های کربنی نسل
جدیدی از قطعات میکروالکترونیکی ابرسریع را تولید کرد.

ابزارهای نمونه‌ای همچون ترانزیستورها قبلاً با استفاده از گرافن تولید شده‌اند،
اما ویژگی‌های بنیادی آنها هنوز در حال مطالعه هستند. گرافن ورقه‌هایی از
اتم‌های کربن می‌باشند که در یک آرایش شش‌ضلعی کنار هم قرار گرفته‌اند.
قرار گرفتن این ورقه‌ها روی همدیگر موجب ایجاد ماده به کار رفته در مغز
مداد می‌شود، اما تا همین اواخر امکان جداسازی این ورقه‌ها به صورت تکی
وجود نداشت.

تحقیق جدید توسط محققان دانشگاه منچستد و همکاران آنها در روسیه، هلند، و
آمریکا صورت گرفته است. محاسبات این گروه تحقیقاتی نشان داد که الکترون‌ها
باید در گرفن خالص بسیار راحت‌تر از سایر مواد همچون طلا، سیلیکون، گالیوم،
آرسنید و نانولوله‌های کربنی منتقل شوند.

کیفیت الکترونیکی

قابلیت جابه‌جایی بار در یک نیمه‌هادی به نام کیفیت الکترونیکی خوانده می‌شود
و بیانگر سرعتی است که این مواد می‌توانند در قطعات الکترونیکی ایجاد کنند.

به عنوان مثال آرسنید گالیوم در فرستنده‌های تلفن همراه به کار می‌رود،
زیرا کیفیت الکترونیکی بالای آن امکان عمل کردن در فرکانس‌های بالاتری را
نسبت به سیلیکون ایجاد می‌کند. در دمای اتاق کیفیت الکترونیکی کیفیت
الکترونیکی آرسنید گالیوم cm2/Vs 8500 است در حالی که این مقدار برای
سیلیکون تنها cm2/Vs 1500 می‌باشد. بنابر تحقیق جدید کیفیت الکترونیکی
گرافن خالص می‌تواند cm2/Vs 200000 باشد.

در آزمایشات صورت گرفته این گروه تحقیقاتی نشان دادند که دو عامل مختلف
موجب کند شدن حرکت بار می‌گردد. عامل اول محدودیت درونی سرعت می‌باشد که
قابل تغییر نیست: ناهمواری‌های موجود در ورقه گرافن موجب به دام افتادن
حرارتی می‌شود که ازگرافن عبور می‌کند . این امر به نوبه خود باعث کنری
حرکت بار می‌شود.

منبع دوم تراکم بار ناخالصی‌هایی است که در گرافن وجود دارد. به هر حال
امکان کاهش این ناخالصی‌ها با استفاده از روش‌های تولید بهتر وجود دارد و
این یعنی می‌توان به کیفیت الکترونیکی بالایی دست یافته و رکورد موجود را
شکست.

نتایج این تحقیق جدید در مجله Physical Review Letters منتشر شده است.